[發明專利]熱電材料及其制造方法

在審

• 申請號: 201480051076.5
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN105556688A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 高京門;金兌訓;樸哲熙
• 申請（專利權）人: 株式會社LG化學
• 主分類號: H01L35/14
• 分類號: H01L35/14;H01L35/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;鄭毅

技術領域

本公開內容涉及熱電轉換技術，并且更具體地，涉及具有優異的熱電 轉換性能的熱電轉換材料、其制造方法及其用途。

本申請要求在韓國于2013年10月17日提交的韓國專利申請第 10-2013-0124050號、于2014年6月9日提交的韓國專利申請第 10-2014-0069532號和于2014年9月30日提交的韓國專利申請第 10-2014-0131799號的優先權，其公開內容通過引用并入本文。

背景技術

化合物半導體是由至少兩種元素構成而不是由一種元素例如硅或鍺 構成并且用作半導體的化合物。現已經開發出各種類型的化合物半導體并 且目前正用于工業的各個領域。通常，化合物半導體可以用于利用珀爾帖 效應(PeltierEffect)的熱電轉換元件、利用光電轉換效應的發光器件(例 如，發光二極管或激光二極管)、燃料電池等。

具體地，熱電轉換元件用于熱電轉換發電或熱電轉換冷卻應用，并且 通常包括串聯電連接和并聯熱連接的N型熱電半導體和P型熱電半導體。 熱電轉換發電是利用通過在熱電轉換元件中產生溫差所產生的熱電動勢 而將熱能轉換為電能來發電的方法。另外，熱電轉換冷卻是利用當直流電 流經熱電轉換元件的兩端時，在熱電轉換元件的兩端之間產生溫差的效應 將電能轉換為熱能而產生冷卻的方法。

熱電轉換元件的能量轉換效率通常取決于熱電轉換材料的性能指標 值或ZT。在此，ZT可以基于塞貝克系數、電導率和熱導率來確定，并 且隨著ZT值增加，熱電轉換材料的性能更好。

至今，已經提出了多種熱電轉換材料，但基本上沒有熱電轉換性能足 夠高的熱電轉換材料。特別是，熱電轉換材料應用于越來越多的領域，并 且溫度條件可以根據其應用領域而變化。然而，由于熱電轉換材料可根據 溫度而具有不同的熱電轉換性能，所以各熱電轉換材料需要具有適合于其 應用領域的經優化的熱電轉換性能。然而，還沒有提出針對各種溫度范圍 和寬的溫度范圍具有最優的性能的熱電轉換材料。

發明內容

技術問題

因此，設計本公開內容以解決上述問題，因此，本公開內容旨在提供 在寬的溫度范圍內具有優異熱電轉換性能的熱電材料、其制造方法及其用 途。

可以根據下面的詳細描述理解本公開內容的這些和其他的目的和優 點，并且根據本公開內容的示例性實施方案，本公開內容的這些和其他的 目的和優點將變得更加完全明顯。另外，將容易理解的是，本公開內容的 目的和優點可以通過在所附的權利要求中所示的手段及其組合來實現。

技術方案

在對熱電材料進行反復研究之后，本公開內容的發明人已經成功地合 成了新型熱電材料，并且發現該熱電轉換材料可具有優異的熱電轉換性 能。

根據本公開內容的熱電材料包括具有Cu和Se的基質；含Cu顆粒； 以及含Ag結構。

在此，含Cu顆粒可以是納米顆粒。

此外，含Ag結構可以是具有微米尺寸的結構。

此外，基質可以包括多個由Cu和Se構成的晶粒以及多個由Cu、Ag 和Se構成的晶粒。

此外，含Cu顆粒可以位于基質的晶界處。

此外，根據本公開內容的熱電材料可以由以下化學式1來表示。

<化學式1>

Cu₂Ag_xSe

在化學式1中，0<x≤0.6。

此外，在化學式1中，x可以滿足0.025≤x的條件。

此外，在化學式1中，x可以滿足x≤0.2的條件。

此外，在化學式1中，x可以滿足x≤0.1的條件。

此外，在化學式1中，x可以滿足x≤0.075的條件。

另一方面，本公開內容還提供了一種用于制造熱電材料的方法，該方 法包括通過根據化學式1對Cu、Ag和Se進行稱重并且混合來形成混合 物；以及對該混合物進行熱處理以合成由化學式1表示的化合物。

在此，根據本公開內容的用于制造熱電材料的方法還可以包括在進行 化合物形成步驟之后，對該化合物進行加壓燒結。

此外，可以借助熱壓或放電等離子體燒結進行加壓燒結步驟。

此外，在加壓燒結步驟中，可以將化合物研磨成粉末并且進行加壓燒 結。