[發(fā)明專利]層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680084024.7
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN108780834A
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 林幸子
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社村田制作所
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;H01L35/22
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發(fā)明的層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件的特征在于，其為具備包含p型半導(dǎo)體材料的p型層、包含n型半導(dǎo)體材料的n型層和包含絕緣材料的絕緣層的層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件，上述p型層與上述n型層接合而形成pn接合對，在上述p型層與上述n型層的接合面的一部分區(qū)域中，上述p型半導(dǎo)體材料與上述n型半導(dǎo)體材料直接接合，在上述接合面的其他區(qū)域中，上述p型半導(dǎo)體材料與上述n型半導(dǎo)體材料借助上述絕緣層而接合，上述p型半導(dǎo)體材料為包含Ni的合金，上述n型半導(dǎo)體材料為包含Sr、Ti、Zr、稀土元素和O的復(fù)合氧化物，且Zr/(Ti+Zr)所示的摩爾比為0.0001≤Zr/(Ti+Zr)≤0.1，上述絕緣材料為包含選自由Y₂O₃和CaO組成的組中的至少1種金屬氧化物M和ZrO₂的部分穩(wěn)定化氧化鋯，且M/(ZrO₂+M)所示的摩爾比為0.026≤M/(ZrO₂+M)≤0.040。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件。

背景技術(shù)

作為將熱能轉(zhuǎn)換為電能的方法，有直接法和間接法。間接法是將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能等并發(fā)電的方法，火力發(fā)電等是代表性的方法。

另一方面，作為直接法中使用的元件，已知有熱電轉(zhuǎn)換元件。

專利文獻(xiàn)1中公開了一種層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件，其是通過將層疊p型半導(dǎo)體片(p型層)、n型半導(dǎo)體片(n型層)和絕緣層而成的層疊體進(jìn)行脫脂和焙燒而制作的。層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件具有如下結(jié)構(gòu)：在接合面的一部分的區(qū)域中，使p型層與n型層直接接合，在接合面的其他區(qū)域中，借助絕緣層使p型層與n型層接合。

層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件與設(shè)有用于使p型層與n型層之間絕緣的空隙層的π(Pi)型熱電轉(zhuǎn)換元件等相比，可以提高元件中的熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率，還可以提高元件的強(qiáng)度。另外，為了將p型層與n型層直接接合，與借助電極等將它們接合的π型熱電轉(zhuǎn)換元件等相比，可以降低元件內(nèi)的電路電阻。層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件通過這些特征而具有可以提高熱電轉(zhuǎn)換效率、元件的強(qiáng)度的優(yōu)點(例如參照專利文獻(xiàn)2)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-281928號公報

專利文獻(xiàn)2：國際公開第2012/011334號

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

關(guān)于專利文獻(xiàn)1和2中公開的層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件，實際發(fā)電的輸出功率低于根據(jù)p型層、n型層和絕緣層的構(gòu)成在理論上期待的輸出功率。因此，期望用于充分發(fā)揮層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件中期待的發(fā)電能力的改良。

本發(fā)明是為了解決上述問題而作出的，其目的在于，提供：發(fā)電能力更高的層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件。

用于解決問題的方案

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件的特征在于，其為具備p型半導(dǎo)體材料的p型層、包含n型半導(dǎo)體材料的n型層和包含絕緣材料的絕緣層的層疊型熱電轉(zhuǎn)換元件，上述p型層與上述n型層接合而形成pn接合對，在上述p型層與上述n型層的接合面的一部分區(qū)域中，上述p型半導(dǎo)體材料與上述n型半導(dǎo)體材料直接接合，在上述接合面的其他區(qū)域中，上述p型半導(dǎo)體材料與上述n型半導(dǎo)體材料借助上述絕緣層而接合，上述p型半導(dǎo)體材料為包含Ni的合金，上述n型半導(dǎo)體材料為包含Sr、Ti、Zr、稀土元素和O的復(fù)合氧化物，且Zr/(Ti+Zr)所示的摩爾比為0.0001≤Zr/(Ti+Zr)≤0.1，上述絕緣材料為包含選自由Y₂O₃和CaO組成的組中的至少1種金屬氧化物M和ZrO₂的部分穩(wěn)定化氧化鋯，且M/(ZrO₂+M)所示的摩爾比為0.026≤M/(ZrO₂+M)≤0.040。