CN103688379A - 热电转变元件和热电转变发电装置 - Google Patents
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- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
Landscapes
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Abstract
一种包括热电转变部分和电极的热电转变元件，其中，所述热电转变部分包括至少：热电转变材料部分或由热电转变材料形成的热电转变材料层；和电荷输送部分或由具有至少半导体导电性质和金属导电性质二者的电荷输送材料形成的电荷输送层。
Description
技术领域
本发明涉及一种热电转变元件和热电转变发电装置。
背景技术
热电转变元件称为清洁能源转变元件，其不使用石油或臭氧，并且近年来期望更有效、面积更大和更薄。例如，已开发利用塞贝克效应的发电元件(热电转变发电元件)和利用帕尔贴效应的冷却/加热元件(帕尔贴元件)。
将描述这样的热电转变元件的结构和原理。图17为用于说明常规的热电转变元件的结构的概念图。
如在图17中说明的，常规的热电转变元件100由多个相对的电极(金属电极)120和121以及180；和在电极之间布置的由n-型热电半导体制成的部件130和由p-型热电半导体制成的部件131组成。部件130和131在一侧上在它们的末端(连接端)通过电极180彼此电连接。n-型热电半导体部件和p-型热电半导体部件串联连接。部件130和131分别在另一侧上在它们的末端与电极120和121连接。
在该结构中，由于通过利用电极180作为高温侧以及相对的电极120和121作为低温侧，以在它们之间产生温差的塞贝克效应，热能转化为电能。还通过帕尔贴效应（例如，通过在电极180以及电极120和121之间施用直流电压，并且经由电极180使电流通过电极120通向电极121，使得电极180用作吸热电极，而电极120和121用作辐射电极）将电能转化为热能。
这里将讨论其中常规的热电转变元件用作帕尔贴元件的情况的吸热能源。在电极180的上侧面上的吸热能源Q通过以下等式(1)表示：
Q=QP-QR-QK (1)，
其中，QP为帕尔贴吸热的量，QR为焦耳热的量，和QK为导热的量(参见图17)。
此外，具体地，当部件的高度(电极180与电极120和121之间的距离)为L，并且部件的横截面积(垂直于高度方向的表面的横截面积)为S时，QR与部件的高度L成比例并且与横截面积S成反比。此外，QK与部件的横截面积S成比例并且与高度L成反比。为了讨论热电元件的形状，例如，横截面积S越大，则QR越小并且QK越大，条件是确定部件的高度L。也就是，一旦确定材料的性质，由于提供理想的热电转变效率的元件的形状，将明确确定横截面积S与高度L之间的关系。
使用Bi-Te材料作为热电材料，例如，当满足S(m2)=(0.6-6)×10-3×L(m)的关系时，热电转变元件可实施有效的热电转变，其中，S(m2)为由Bi-Te材料制成的部件（为长方体或圆柱体）的横截面积，L(m)为其高度。在这种情况下，假定使用由n-型和p-型热电半导体制成的两个部件冷却10cm×10cm正方形液晶显示器面板，例如，热电转变元件的部件的高度L需要为80cm或更高，使得热电转变元件不切实际。为了解决该问题，将横截面积S为约0.01cm2-3cm2的多个部件串联连接并且模块化，并且通过模块化使热电转变元件(帕尔贴元件)扩大吸热面积(冷却面积)已付诸实际使用。
然而，热电转变元件的辐射侧达到高温并且其材料膨胀，而吸热侧达到较低的温度并且收缩。因此，在其中通过焊接使电极与部件粘附的热电转变元件的情况下，例如，粘附的区域可由于应力具有疲劳裂纹。热电转变元件的面积越大，则该趋势越显著，因此，商品化的帕尔贴模块的冷却面积为约5cm×5cm。
基于这样的背景，已报道在粘附的区域中抑制裂纹的技术。例如，已开发一种热电转变元件模块，其包括相对的碳基材，和在基材之间平面排列的多个n-型半导体和多个p-型半导体，其中，所述碳基材由高导热性碳复合材料形成(例如，参见专利文件1)。根据该专利文件，与包括由一般的碳材料形成的基材的那些相比，该热电转变元件模块具有优良的导热性，并且可减少基材的热量损失并在基材与半导体之间的粘附的区域中防止裂纹。然而，该发明采用具有常规的元件结构的热电转变元件，因此热电转变元件不具有足够的性质。此外，该发明采用通过将大量的热电转变元件模块化得到的常规的模块结构，因此元件不能足够地扩大面积。
为了改进热电转变元件的效率，已报道各种技术来抑制吸热侧与辐射侧之间的导热性。例如，已开发包括多对热电转变元件的热电转变模块，每一对热电转变元件通过线性排列p-型热电转变材料和n-型热电转变材料而得到，其中，p-型热电转变材料与n-型热电转变材料之间的边界与高温热源接触，并且将电绝缘体和绝热体放置在热电转变元件的一侧上，用于使边界远侧的低温部分与高温热源绝热(例如，参见专利文件2)。然而，在该结构中，p-型热电转变材料和n-型热电转变材料线性和彼此连续排列，因此不抑制热电转变材料之间的导热性，并且热电转变元件不具有足够的性质。此外，该模块结构为常规的，因此热电转变元件不能足够扩大面积。
此外，已报道使用通过结合石墨烯或富勒烯和碳纳米管形成的碳材料作为热电转变材料(例如，参见专利文件3和4)。通过结合石墨烯或富勒烯和碳纳米管，可降低碳纳米管的导热性并且形成具有高导电性的热电转变材料。因此，已提出其中将这些碳材料用作热电转变材料的热电转变元件。然而，碳材料根本上不具有高热电势，因此难以由通过仅改进碳材料并使用该材料作为热电转变材料形成的热电转变元件得到足够的性能。因此，大量的热电转变元件需要模块化，并且使用这样的结构，难以扩大元件的面积。
相关技术文件
专利文件
专利文件1：日本未审查专利公布号2009-141079
专利文件2：日本未审查专利公布号HEI8(1996)-335722
专利文件3：日本未审查专利公布号2010-192780
专利文件4：日本未审查专利公布号2010-147379
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在一般的热电转变元件的操作期间，由于在高温效应部分(或热量产生效应部分)和低温效应部分(或吸热效应部分)之间的温差ΔT，从高温效应部分(或热量产生效应部分)向低温效应部分(或吸热效应部分)传导热量QK。因此，热电转变元件的热电转变效率随着ΔT减小而降低。
降低从高温效应部分(或热量产生效应部分)向低温效应部分(或吸热效应部分)传导的热量QK的量的一种常规的方式是减小热电转变材料层的横截面积和增大热电转变材料层的厚度。然而，为了使用其热电转变材料层具有减小的横截面积的热电转变元件实现大面积，大量的热电转变元件需要模块化以便使用。然而，通过这样的模块化得到的热电转变模块的尺寸为约5cm×5cm，不能提供大面积。
此外，常规的热电转变元件具有其中具有几乎相同面积的高温部分和低温部分在彼此之上堆叠的结构。在具有这样的结构的热电转变元件中，在高温侧上的电极和在低温侧上的电极彼此面对，并且之间具有短距离，因此从在高温侧上的电极到在低温侧上的电极的导热更大。因此，使用这样的结构难以生产具有高热电转变效率的热电转变元件。当在正常温度下，在某一空间的温差不大于10℃时，从在高温侧上的电极向在低温侧上的电极传导的热能储存在低温侧上的电极中，很快高温侧和低温侧不再具有温差。因此，目前，不可能通过利用在正常温度下在某一空间的温差的热电转变来实施发电。
由于热电转变元件需要同时满足三种性质：高热电势、高导电性和低导热性，常规的热电转变元件已经通过赋予它们的材料上述三种性质而开发。然而，同时满足以上三种性质的材料非常有限，因此难以通过同时赋予其材料以上三种性质开发具有优良的性质的热电转变元件。
鉴于上述情况，本发明已经通过在元件中形成电荷输送层，来实现能同时满足高导电性和低导热性的热电转变元件的结构。本发明的目的在于提供一种比常规的热电转变元件具有高得多的热电转变效率的热电转变元件。此外，本发明的目的在于提供一种可扩大面积并且在正常温度下在某一空间可产生电力的热电转变元件和热电转变发电装置。
解决问题的技术方案
本发明提供一种包括热电转变部分和电极的热电转变元件，其中，所述热电转变部分包括至少：热电转变材料部分或由热电转变材料形成的热电转变材料层；和电荷输送部分或由至少具有半导体导电性质和金属导电性质两者的电荷输送材料形成的电荷输送层。
本发明还提供一种热电转变发电装置，所述装置包括至少彼此组合的热电转变发电元件和帕尔贴元件，其中，所述帕尔贴元件吸收所述热电转变发电元件的低温效应部分的热量，并向所述热电转变发电元件的高温效应部分或向与所述高温效应部分接触的用作热量储器的对象物释放热量，并且所述热电转变发电元件产生电力。
有益效果
本发明通过在元件中形成电荷输送部分或电荷输送层，已实现能同时满足高导电性和低导热性的热电转变元件的结构。因此，本发明的效果在于，用于本发明的热电转变元件的热电转变材料仅需要具有高热电势。此外，本发明提供了一种比常规的热电转变元件具有高得多的热电转变效率的热电转变元件。使用本发明的热电转变元件，使提供一种可扩大面积并且在正常温度下在某一空间可产生电力的热电转变元件和热电转变发电装置成为可能。
附图说明
图1为根据本发明的实施方式1的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图2为根据本发明的实施方式2的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图3为根据本发明的实施方式3的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图4为根据本发明的实施方式4的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图5为根据本发明的实施方式5的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图6为根据本发明的实施方式6的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图7为根据本发明的实施方式7的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图8为根据本发明的实施方式8的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图9为根据本发明的实施方式9的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图10为根据本发明的实施方式10的热电转变发电装置(包括多个热电转变元件的装置)的截面图。
图11为根据本发明的实施方式11的热电转变发电装置(包括多个热电转变元件的装置)的截面图。
图12为根据本发明的实施方式12的热电转变发电装置(包括多个热电转变元件的装置)的截面图。
图13为根据本发明的实施方式13的热电转变发电装置(包括多个热电转变元件的装置)的截面图。
图14为用于说明施用于根据本发明的实施方式10的热电转变发电装置的热电转变元件(帕尔贴元件)的结构的透视图。
图15为用于说明施用于根据本发明的实施方式12的热电转变发电装置的热电转变元件(帕尔贴元件)的结构的透视图。
图16为根据本发明的对比实施方式1的常规的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。
图17为说明常规的热电转变元件的结构的概念图。
具体实施方式
总的来说，热电转变元件具有结构，该结构具有在热电转变材料之上和之下排列的电极，并且当在电极之间施用直流电压并且电流流经热电转变材料时，一个电极吸收热量，而另一个电极产生热量。例如，上面的电极吸收热量，进而下面的电极产生热量。在电流在相对的方向的情况下，热量吸收和热量产生倒转。在整个本说明书中，根据它们的效应，前者被称为吸热效应部分，而后者被称为热量产生效应部分。用作发电元件，例如，热电转变元件利用电极之间的温差将热能转化为电能以产生电力，所述电极例如具有在较低温度下的上面的电极以及在较高温度下的下面的电极。根据它们的效应，前者也被称为低温效应部分，而后者也被称为高温效应部分。
本发明的热电转变元件包括热电转变部分和电极，所述热电转变部分具有至少：热电转变材料部分或由热电转变材料形成的热电转变材料层；和电荷输送部分或由具有至少半导体导电性质和金属导电性质二者的电荷输送材料形成的电荷输送层。
本发明的热电转变元件的特征在于，其具有电荷输送部分或电荷输送层。由于热电转变元件需要同时满足三种性质：高热电势、高导电性和低导热性，常规的热电转变元件已经通过赋予它们的材料上述三种性质而开发。然而，同时满足以上三种性质的材料非常有限，因此难以通过同时赋予其材料以上三种性质开发具有优良的性质的热电转变元件。本发明已经通过在元件中形成电荷输送部分或电荷输送层，来实现能同时满足高导电性和低导热性的热电转变元件的结构，并且可提供比常规的热电转变元件具有高得多的热电转变效率的热电转变元件。此外，本发明提供了一种可扩大面积并且在正常温度下在某一空间可产生电力的热电转变元件和热电转变发电装置。同时，本发明的效果在于，用于本发明的热电转变元件的热电转变材料仅需要具有高热电势。
不特别限制用于本发明的热电转变元件的热电转变材料，并且可使用任何众所周知的热电转变材料。特别是，本发明的热电转变元件不需要热电转变材料以具有高导电性和低导热性二者；热电转变材料仅需要具有高热电势。因此，作为用于本发明的热电转变元件的热电转变材料的实例，可提及通常已知的热电转变材料，例如Bi-Te材料、Bi-Se材料、Sb-Te材料、Pb-Te材料、Ge-Te材料、Bi-Sb材料、Zn-Sb材料、Co-Sb材料、Ag-Sb-Ge-Te材料、Si-Ge材料、Fe-Si材料、Mg-Si材料、Mn-Si材料、Fe-O材料、Zn-O材料、Cu-O材料、Al-O材料、Co-O材料、Ti-O材料、Pb-O材料、Na-Co-O材料、Ti-Sr-O材料和Bi-Sr-Co-O材料。
由这样的热电转变材料形成的热电转变材料层可由通过熔融预定的原料制备的烧结物切割的板状热电转变材料形成或者可通过众所周知的方法(例如蒸汽沉积、溅射和CVD方法)形成。或者，热电转变材料层可以通过制备热电转变材料的糊膏、通过印刷方法施用并印刷糊膏、并加热所述糊膏而形成。不特别限制热电转变材料层的厚度，并且可为约0.1-10mm。
用于电荷输送部分或电荷输送层的传导材料(其为本发明的特性)需要为具有至少半导体导电性质和金属导电性质二者的电荷输送材料或具有半导体导电性质的电荷输送材料。总的来说，热电转变材料为半导体，因此具有带隙。也就是，在半导体中，传导带的位置在能量方面比价带高一些程度。如果传导材料不具有带隙并且如在金属的情况下传导带在价带上，则当在热电转变材料的传导带中的载流子转移至传导材料的传导带时，将释放能源，因此将产生热量。如果这样的热量产生太多，则本发明的热电转变元件将不能足以产生本发明的效果。因此，需要用于形成本发明的电荷输送部分或电荷输送层的电荷输送材料具有某些程度的带隙，并且必要的是，当在热电转变材料的传导带中的载流子转移至电荷输送材料的传导带时，能源几乎不释放或吸收。
在本发明的热电转变元件中，电荷输送材料可选自由石墨、结晶石墨和石墨烯组成的组。
石墨和结晶石墨在层之间具有半导体性质并且在层平面内呈现金属传导性。石墨与热电转变材料的接触不产生像通过金属与热电转变材料的接触而产生的这样的热量产生效应。因此，预期作为整个石墨由石墨的п*轨道制成的传导带的能源水平接近热电转变材料(例如Bi-Te材料)的传导带的能源水平，因此当载流子转移时，能源几乎不释放。因此，热电转变材料层可用作与石墨层的层压制件。此外，关于传导性，石墨具有各向异性。由天然石墨生产的片材在某一方向的导电性为约2000-7000(S/cm)，在厚度方向的导电性为约1(S/cm)。通过将聚合物(例如聚酰亚胺)片材的石墨化得到的石墨片材在某一方向的导电性为约10000-25000(S/cm)，而在厚度方向的导电性为约5(S/cm)。热电转变材料的导电性为约500-900(S/cm)，并且通过利用在石墨的平面方向的高导电性，上述两种中任一种石墨片材可用作有效的电荷输送层或各向异性传导材料层。
使用乙炔作为原料，结晶石墨和石墨烯在1000℃-1500℃范围的温度下通过蒸汽气相法合成。总的来说，在金属催化剂(例如Ni和Co)存在下进行合成。然而，在本发明中，未使用金属催化剂，分解和合成在蒸汽气相中进行。优选地，形成结晶石墨和石墨烯的混合物的层以用于热电转变元件。
本发明的热电转变元件可为其中电荷输送层为关于传导性具有各向异性的各向异性传导材料层，并且比起在厚度方向的导电性，各向异性传导材料层在平面方向具有较大的导电性，并且在各向异性传导材料层的一部分上提供电极的热电转变元件。
比起在厚度方向的导电性，本发明的各向异性传导材料层在平面方向具有较大的导电性。通过利于各向异性传导材料层关于传导性的各向异性，布置与各向异性传导材料接触或在各向异性传导材料附近的电极，可在各向异性传导材料的层平面内在一部分之上布置。因此，用作热电转变元件的高温效应部分(热量产生效应部分)的一个电极可在结构上与用作低温效应部分(吸热效应部分)的另一个电极分隔一些距离。该结构允许降低在等式(1)中在高温效应部分与低温效应部分之间传导的热量QK的量，和改进热电转变效率。该结构还允许实现本身具有较大面积而没有常规的模块结构的热电转变元件。
本发明的热电转变元件可为包括热电转变部分和电极的热电转变元件，其中，热电转变部分包括至少：热电转变材料部分或由热电转变材料形成的热电转变材料层；和由选自由电子输送材料和空穴输送材料组成的组的具有半导体导电性质的电荷输送材料形成的各向异性传导材料层。
当电荷输送材料用于电荷输送部分或电荷输送层时，由于热电转变材料的导电性为约500-900(S/cm)，优选电荷输送材料的导电性为2000(S/cm)或更大。然而，在仅具有半导体导电性质的电荷输送材料中，难以得到2000(S/cm)或更大的导电性，因此这样的电荷输送材料不适宜用于本发明的电荷输送部分或电荷输送层。另一方面，电荷输送材料可有效地用于各向异性传导材料层，只要电荷输送材料的导电性为100-500(S/cm)。因此，在本发明中，具有半导体导电性质的电荷输送材料用于各向异性传导材料层。特别是，电子输送材料优选用于包括在n-型热电转变部分中的电荷输送层，而空穴输送材料优选用于包括在p-型热电转变部分中的电荷输送层。
电子输送材料的优选的实例包括恶二唑衍生物、三唑衍生物、苯醌衍生物、萘醌衍生物、蒽醌衍生物、四氰基蒽醌二甲烷衍生物（tetracyanoanthraquinodimethane derivatives）、联苯醌衍生物、芴酮衍生物和噻咯衍生物。
空穴输送材料的优选的实例包括卟啉衍生物、芳族叔胺化合物、苯乙烯基胺衍生物、聚乙烯基咔唑、聚对亚苯基亚乙烯基、聚硅烷、三唑衍生物、恶二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物、吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、胺-取代的查耳酮衍生物、恶唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、均二苯乙烯衍生物、氢化无定形硅、氢化无定形碳化硅、硫化锌和硒化锌。
在本发明的热电转变元件中，石墨通常作为各向异性传导材料层，并且由石墨形成的层用作各向异性传导材料层。作为石墨以外的各向异性传导材料层，可使用通过在低传导性材料层(背衬层)的表面上形成高传导性材料(电荷输送层)的涂层而得到的各向异性传导材料层。通过在低传导性材料层的表面上形成高传导性材料的涂层得到的各向异性传导材料层也在平面方向呈现高导电性和在厚度方向呈现低导电性，如石墨的情况。
通过在粘合剂树脂(例如聚碳酸酯树脂、聚芳酯树脂和聚苯乙烯树脂)中包括具有半导体导电性质的电荷输送材料，可形成低传导性材料层。优选在粘合剂树脂中包括电子输送材料作为电荷输送材料，以在包括在n-型热电转变部分中的第一各向异性传导材料层中形成第一背衬层，并且优选在粘合剂树脂中包括空穴输送材料作为电荷输送材料，以在包括在p-型热电转变部分中的第二各向异性传导材料层中形成第二背衬层。通过改变在粘合剂树脂中电荷输送材料的含量和材料，可控制导电性。优选地，低传导性材料层的导电性为约1-10S/cm。为了形成层，可使用常见的层形成方法，例如蒸汽沉积方法和涂布方法。在本发明中，通过如下方式形成低传导性材料层：在适当的有机溶剂中溶解或分散粘合剂树脂和电荷输送材料，以制备用于形成低传导性材料层的涂布溶液，在热电转变材料层上施用该涂布溶液，随后干燥涂布溶液，以除去有机溶剂。通过调节用于形成低传导性材料层的涂布溶液的粘度，可控制低传导性材料层的厚度。低传导性材料层的厚度没有特别限制，并且优选在约0.1μm-10μm的范围。
随后，在低传导性材料层的表面上形成高传导性材料的涂层(电荷输送层)。作为高传导性材料，可使用具有半导体导电性质的电荷输送材料。优选使用电子输送材料以在包括在n-型热电转变部分中的第一各向异性传导材料层中形成第一电荷输送层，并且优选使用空穴输送材料以在包括在p-型热电转变部分中的第二各向异性传导材料层中形成第二电荷输送层。为了形成电荷输送材料的涂层，可使用常见的层形成方法，例如蒸汽沉积方法、激光消融沉积技术和涂布方法。电荷输送层的厚度没有特别限制，并且优选在约10-1000nm的范围。在层平面内，电荷输送材料的涂层的导电性优选为100S/cm或更大，更优选300S/cm或更大。
本发明的热电转变元件可为包括热电转变部分的热电转变元件，所述热电转变部分包括至少热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构，其中，热电转变部分的各向异性传导材料层包括从层压结构突出的延伸部分，并且在延伸部分上提供电极。
本发明的热电转变元件可为如下热电转变元件，所述热电转变元件包括：n-型热电转变部分和p-型热电转变部分，各自包括至少热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构；关于层压方向在n-型热电转变部分和p-型热电转变部分下面排列的第一电极，其中，第一电极延伸到n-型热电转变部分和p-型热电转变部分之上；和分别在n-型热电转变部分和p-型热电转变部分上排列的第二电极和第三电极，其中，n-型热电转变部分的各向异性传导材料层包括从层压结构突出的延伸部分，并且在n-型热电转变部分的延伸部分的一部分上提供第二电极，并且p-型热电转变部分的各向异性传导材料层包括从层压结构突出的延伸部分，并且在p-型热电转变部分的延伸部分的一部分上提供第三电极。
每一个热电转变部分的热电转变材料层上的各向异性传导材料层通过将各向异性导电性材料层压得到，与利用各向异性传导材料层关于传导性的各向异性的热电转变材料层接触的面积相比，所述各向异性导电性材料具有较大面积。因此，可形成具有从层压结构突出的延伸部分的热电转变部分。通过在延伸部分上布置一个电极，可在热电转变元件中在结构上分隔高温效应部分与低温效应部分。因此，该结构允许进一步降低在高温效应部分(热量产生效应部分)与低温效应部分(吸热效应部分)之间传导的热量QK的量，和改进热电转变效率。该结构还允许实现本身具有较大面积而没有常规的模块结构的热电转变元件。
本发明的热电转变元件可为包括热电转变部分的热电转变元件，所述热电转变部分包括至少下面的热电转变材料层、下面的电荷输送层、上面的电荷输送层和上面的热电转变材料层，其中，热电转变部分的所述下面的电荷输送层和所述上面的电荷输送层沿着热电转变部分的侧表面通过一定间距隔开并彼此连续，并且形成一个电荷输送层。
本发明的热电转变元件可为以下热电转变元件，所述热电转变元件包括：n-型热电转变部分和p-型热电转变部分，各自包括至少热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构；关于层压方向在n-型热电转变部分和p-型热电转变部分下面排列的第一电极，其中，第一电极延伸到n-型热电转变部分和p-型热电转变部分之上；和分别在n-型热电转变部分和p-型热电转变部分上排列的第二电极和第三电极，其中，每一个热电转变部分包括至少下面的热电转变材料层、下面的电荷输送层、上面的电荷输送层和上面的热电转变材料层，并且热电转变部分的所述下面的电荷输送层和所述上面的电荷输送层沿着热电转变部分的侧表面通过一定间距隔开并彼此连续，并且形成一个电荷输送层。
在具有上述结构的热电转变元件中，下面的电荷输送层和上面的电荷输送层沿着热电转变部分的侧表面通过一定间距隔开并彼此连续，并且在之间的空腔中形成空气层，并且利用空气层的低导热性和电荷输送层的高导电性，热电转变元件的导热部分和导电部分在结构上分隔。该结构允许降低在高温效应部分与低温效应部分之间传导的热量QK的量，并且确保高导电性。因此，可实现高热电转变效率。该结构还允许实现本身具有较大面积而没有常规的模块结构的热电转变元件。
本发明的热电转变元件可为包括热电转变部分和电极的热电转变元件，其中，热电转变部分包括至少热电转变材料部分或热电转变材料层和电荷输送部分或电荷输送层，和其中热电转变部分还包括绝热层。
对于绝热层，使用导热性优选为0.5W/(m.K)或更低并优选0.3W/(mK)或更低的绝热材料。此外，由于生产的限制，优选绝热材料具有耐热性，燃烧点为550℃或更高。绝热材料的具体实例包括二氧化硅、多孔二氧化硅、玻璃、玻璃棉、岩棉、硅质泥灰、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂和空心颗粒形式的无机颗粒。或者，通过使玻璃棉或岩棉与酚醛树脂或三聚氰胺树脂粘合而得到的市售可得的绝热材料板可用作绝热层。
本发明的热电转变元件可为包括热电转变部分的热电转变元件，所述热电转变部分包括层压结构，其中将下面的热电转变材料层、下面的电荷输送层、绝热层、上面的电荷输送层和上面的热电转变材料层依次层压，其中，热电转变部分的所述下面的电荷输送层和上面的电荷输送层沿着绝热层的侧表面彼此连续并且形成一个电荷输送层。
在具有上述结构的热电转变元件中，通过利用绝热材料层的低导热性和电荷输送层的高导电性，热电转变元件的导热部分和导电部分可在结构上彼此分隔。该结构允许降低在高温效应部分与低温效应部分之间传导的热量QK的量，并且确保高导电性。因此，可实现高热电转变效率。该结构还允许实现本身具有较大面积而没有常规的模块结构的热电转变元件。在该元件结构中，优选地，石墨片材用作电荷输送材料。
本发明的热电转变元件可为包括热电转变部分的热电转变元件，所述热电转变部分包括层压结构，其中将下面的热电转变材料层、绝热层和上面的热电转变材料层依次层压，其中，热电转变部分的绝热层包括通孔，并且通孔提供有电荷输送材料，使得绝热层用作绝热层并用作电荷输送部分。
通过在以上提及的绝热材料板中形成通孔和对通孔填充热电转变材料的步骤生产包括绝热材料层和热电转变材料层的层压结构的热电转变元件。通过对通孔填充具有高导电性的电荷输送材料，可确保热电转变元件的高导电性。通孔可使用钻等机械形成，或者通过激光辐射形成。可使用石墨、结晶石墨、石墨烯、电子输送材料和空穴输送材料作为电荷输送材料。
在具有上述结构的热电转变元件中，通过利用绝热材料层的低导热性和电荷输送部分或电荷输送层的高导电性，热电转变元件的导热部分和导电部分可在结构上彼此分隔。该结构允许降低在高温效应部分与低温效应部分之间传导的热量QK的量，并且确保高导电性。因此，可实现高热电转变效率。
本发明的热电转变元件可为具有热电转变部分的热电转变元件，所述热电转变部分包括层压结构，其中将下面的热电转变材料层、绝热层和上面的热电转变材料层依次层压，其中，热电转变部分的绝热层由多孔绝缘材料制成，并且多孔材料的孔提供有电荷输送材料，使得绝热层用作绝热层并用作电荷输送部分。
按照如下方式形成多孔材料：将树脂颗粒和热电转变材料粉末与通过使用粉碎机(例如球磨机)粉碎以上提及的绝热材料板或玻璃制备的绝热材料粉末或与绝热材料细颗粒(例如多孔二氧化硅颗粒、硅质泥灰和空心颗粒形式的无机颗粒)混合；向其中加入有机溶剂和粘合剂；和随后捏合混合物，得到糊膏。将所得到的糊膏在可脱模的板(例如不锈钢板)上施用并印刷，并且加热以烧光糊膏中的树脂颗粒，从而得到多孔绝热层。将绝热层从可脱模的板上剥离，以得到绝热材料板。作为树脂颗粒，可使用聚苯乙烯颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒和聚乙烯颗粒，其中优选为聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，因为它们可在350℃下完全烧光。作为空心颗粒形式的无机颗粒，空心二氧化硅颗粒、空心氧化铝颗粒和空心二氧化钛颗粒为已知的。作为电荷输送材料，可使用石墨、结晶石墨、石墨烯、电子输送材料和空穴输送材料。
通过对孔(多孔材料)填充具有高导电性的电荷输送材料，可确保热电转变元件的高导电性。在具有上述结构的热电转变元件中，通过利用绝热材料层的低导热性和电荷输送部分或电荷输送层的高导电性，热电转变元件的导热部分和导电部分可在结构上彼此分隔。该结构允许降低在高温效应部分与低温效应部分之间传导的热量QK的量，并且确保高导电性。因此，可实现高热电转变效率。
本发明还涉及一种热电转变发电装置，所述装置包括至少彼此组合的热电转变发电元件和帕尔贴元件，其中，帕尔贴元件吸收热电转变发电元件的低温效应部分的热量，并向热电转变发电元件的高温效应部分或向与高温效应部分接触的用作热量储器的对象物释放热量，并且热电转变发电元件产生电力。
本发明还可涉及热电转变发电装置，其中，帕尔贴元件为包括热电转变部分的热电转变元件，所述热电转变部分包括至少热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构，并且各向异性传导材料层包括从层压结构突出的延伸部分，和其中，热电转变元件为包括热电转变部分和电极的热电转变元件，和热电转变部分包括至少热电转变材料部分或热电转变材料层和电荷输送部分或电荷输送层。
此处，低温效应部分是指在热电转变发电元件的低温侧的电极或接近低温侧电极的热电转变部分。高温效应部分是指在热电转变发电元件的高温侧的电极或接近高温侧电极的热电转变部分。特别是，当帕尔贴元件为包含至少热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构的本发明的热电转变元件时，可容易实现上述热电转变发电装置的作用，其中，各向异性传导材料层具有从层压结构突出的延伸部分，并且在延伸部分上提供电极。
通过在元件中形成电荷输送部分或电荷输送层，包括在热电转变发电装置中的热电转变元件已实现能同时满足高导电性和低导热性的元件结构。此外，使用绝热层提供较低的的导热性。因此，可提供比常规的热电转变元件具有高得多的热电转变效率的热电转变元件，并且可实现高热电发电效率。
由于本发明的热电转变发电装置包括本发明的帕尔贴元件，可容易从热电转变发电元件的低温效应部分吸收热量和向热电转变发电元件的高温效应部分释放热量，因此可确保在热电转变发电元件的高温效应部分与低温效应部分之间稳定的温差。在常规的技术中，在其中温差不大于10℃的正常温度下，难以在某一空间利用温差通过热电转变实施发电，这是因为从高温效应部分向低温效应部分传导的热量QK储存在低温效应部分，并且很快高温效应部分和低温效应部分将不再具有温差。在本发明的热电转变发电装置中，与此相反，通过利用本发明的帕尔贴元件，可将向低温效应部分传导的热量QK返回高温效应部分，因此可无穷利用温差，而没有任何发电损失，即使温差小至在正常温度下在某一空间。
考虑在等式(1)中从高温效应部分向低温效应部分传导的热量QK的量，常规的热电转变元件不能扩大面积。在具有本发明的结构的热电转变发电装置中，与此相反，由于高温效应部分与低温效应部分之间的温差可容易保持，热电转变发电元件可扩大面积。扩大面积允许热电发电提供高动力输出，即使在某一空间中温差不大于10℃的正常温度下。
接着，将参考附图来描述根据本发明的实施方式的热电转变元件。
[实施方式1]
图1为根据本发明的实施方式1的热电转变元件1A的顶视图、截面图和底视图。在图1中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图1中说明的，根据实施方式1的热电转变元件1A包括传导基材2(第一电极)、与传导基材2基本平行布置的电极8A和8B(第二电极和第三电极)、在传导基材2与电极8A之间布置的n-型热电转变部分1N和在传导基材2与电极8B之间布置的p-型热电转变部分1P。更具体地，本实施方式的热电转变元件1A由传导基材2(第一电极)、在传导基材2的顶部形成的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P以及在n-型热电转变部分1N的顶部形成的第二电极8A和在p-型热电转变部分1P的顶部形成的第三电极8B组成，其中，作为n-型热电转变部分1N，n-型热电转变材料层3N和第一各向异性传导材料层5A按照该顺序层压至传导基材2，并且作为p-型热电转变部分1P，p-型热电转变材料层3P和第二各向异性传导材料层5B按照该顺序层压至传导基材2。n-型热电转变部分6N和p-型热电转变部分6P彼此分隔，之间具有绝缘层9(绝缘体)。
在热电转变元件1A中，n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P经由传导基材2串联连接，并且分别在它们的相对的端与第二电极8A和第三电极8B连接。因此，当在第二电极8A与第三电极8B之间施用直流电压，并且电流以从第二电极8A到第三电极8B的方向流动通过传导基材2(在电流为相反的方向的情况下，热量产生侧和热量吸收侧倒转)时，第二电极8A和第三电极8B侧产生热量，而传导基材2侧吸收热量。
在整个本说明书中，根据它们的效应，前者被称为热量产生效应部分，后者被称为吸热效应部分。用作发电元件，利用第二电极8A与第三电极8B侧之间的温差，热电转变元件1A将热能转化为电能以产生电力，例如，第二电极8A和第三电极8B在较低的温度下，而传导基材2侧在较高温度下。根据它们的效应，前者被称为高温效应部分，而后者被称为低温效应部分。
传导基材2(第一电极)以及第二电极8A和第三电极8B各自由铝板形成。它们可由具有足够的导电性以用作电极的任何材料形成，并且可例如由铝以外的铜、银或铂形成。此外，由于在热电转变元件中它们用作吸热效应部分或热量产生效应部分，传导基材2以及第一电极8A和第二电极8B各自由具有优良的导热性的材料形成。当铜板用于传导基材2以及第二电极8A和第三电极8B时，例如，形成传导基材2以具有约0.2-1.0mm的厚度，并且形成第二电极8A和第三电极8B以具有约0.1-0.5mm的厚度。
不特别限制n-型热电转变材料层3N和p-型热电转变材料层3P的材料，只要它们为众所周知的热电转变材料即可，并且在500K或更低的情况下，优选为Bi-Te材料。Bi-Te材料包括通过向Bi和Te中加入Se得到的Bi2Te3和Bi2Te3-XSeX作为n-型半导体材料，以及通过向Bi和Te中加入Sb得到的Bi2Te3和Bi2-XSbXTe3作为p-型半导体材料。优选地，n-型热电转变材料层3N和p-型热电转变材料层3P由这些材料形成。在实施方式1的热电转变元件1A中，使用Bi-Te材料。具体地，n-型热电转变材料层3N由Bi2Te3-XSeX材料形成，而p-型热电转变材料层3P由Bi2-XSbXTe3材料形成。这些热电转变材料层可由从烧结物切割的板状热电转变材料形成或可通过众所周知的方法(例如蒸汽沉积、溅射和CVD方法)形成。或者，这些热电转变材料层可以通过制备热电转变材料的糊膏、通过丝网印刷或刮浆刀过程印刷糊膏、并加热所述糊膏而形成。
在该实施方式中，n-型热电转变材料层3N和p-型热电转变材料层3P各自由从Bi-Te材料的烧结物切割的板形成。例如，将包括Bi、Te和添加剂的粉末原料混合并熔融，随后将所得到的基础材料粉碎，以得到粉末状的Bi-Te材料。Bi-Te材料烧结物由所得到的Bi-Te材料通过区域熔融制备，并且将烧结物切割成为某一尺寸，以得到板作为n-型热电转变材料层或p-型热电转变材料层。例如，形成Bi-Te材料板以具有10mm的层厚度。
作为各向异性传导材料层5A和5B，使用石墨片材或通过对低传导性材料涂布高传导性材料得到的片材。
首先，将描述其中各向异性传导材料层5A和5B为石墨片材的情况。作为石墨片材，使用厚度为约50-300μm的市售可得的石墨片材并且与Bi-Te材料板结合。如下使石墨片材与板结合。也就是，通过蒸汽沉积Bi-Te材料，在石墨片材的配合面上形成具有与板相同组成的Bi-Te材料的层，随后使具有石墨片材的Bi-Te材料的层的表面与Bi-Te材料板密切接触并且经历热压结合。
实施上述过程用于n-型Bi-Te材料板和用于p-型Bi-Te材料板，以得到分别由n-型Bi-Te材料层和石墨层形成的n-型热电转变部分6N和由p-型Bi-Te材料层和石墨层形成的p-型热电转变部分6P。
接着，将描述其中将各自通过在低传导性材料层的表面上形成高传导性材料的涂层得到的片材用作第一各向异性传导材料层5A和第二各向异性传导材料层5B的情况。
通过向粘合剂树脂中加入传导材料，以得到1-10S/cm的导电性，从而得到低传导性材料层。作为传导材料，电子输送材料用于n-型热电转变部分1N，并且空穴输送材料用于p-型热电转变部分1P。例如，在该实施方式中，对于包括在树脂中的电荷输送材料，聚碳酸酯树脂用于粘合剂树脂，联苯醌化合物(式1)用作电子输送材料，并且腙化合物(式2)用作空穴输送材料。低传导性材料层通过在四氢呋喃溶剂中溶解和分散这些材料，并在Bi-Te材料板上施用该溶液而形成。形成低传导性材料层以具有约1μm的厚度和约5S/cm的导电性。
随后，在形成的低传导性材料层的表面上形成高传导性材料的涂层。作为传导材料，电子输送材料优选用于n-型热电转变部分1N，而空穴输送材料优选用于p-型热电转变部分1P。例如，在该实施方式中，Alq3(三-(8B-羟基喹啉酚根)合铝(aluminato-tris-8B-ydoroxyquinolate)：式3)用作电子输送材料，而NPP(N,N-二(萘-1-基)-N,N-二苯基-联苯胺(N,N-di(naphthalene-1-yl)-N,N-diphenyl-benzidene))用作空穴输送材料。通过蒸汽沉积方法形成高传导性材料的涂层。形成涂层以具有约300nm的厚度和300S/cm或更高的面内导电性。
[式1]
[式2]
[式3]
对于n-型Bi-Te材料板和p-型Bi-Te材料板，实施上述过程，以分别得到包括n-型Bi-Te材料层3N和第一各向异性传导材料层5A的n-型热电转变部分1N，以及包括p-型Bi-Te材料层3P和第二各向异性传导材料层5B的p-型热电转变部分1P。
将Al板用于传导基材和电极。将每一个Al板和热电转变材料层或各向异性传导材料层通过在每一层的电极形成区域上印刷和加热银糊膏，随后在银糊膏上放置焊料和焊接Al板结合。或者，使Al板与热电转变材料层热压结合，可采用Al蒸汽沉积和传导性的粘合剂。此处，在第一各向异性传导材料层5A的一部分上提供第二电极8A，和在第二各向异性传导材料层5B的一部分上提供第三电极8B。
在该实施方式中，玻璃棉板用于绝缘层9。鉴于必要的绝缘性质，考虑到其为使n-型热电转变部分1N与p-型热电转变部分1P电绝缘的层，绝缘层9可由任何适合的众所周知的绝缘材料形成。通过在玻璃棉板的配合面上施用Al糊膏，并使配合面与Al板密切接触并且加热，使玻璃棉板与Al板结合。
根据实施方式1的热电转变元件(图1)通过上述过程生产。
在实施方式1中，电极8A和8B的面积可保持很小，并且如在图1中说明的，通过利用各向异性传导材料的关于传导性的电各向异性，可形成从上面看在平面排列中电极8A和8B不重叠传导基材2的区域。因此，在结构上将抑制从热量产生效应部分(电极8A和8B的区域)向吸热效应部分(传导基材2的区域)的导热。因此，本实施方式的热电转变元件1A可实现高热电转变效率。
[实施方式2]
接着，将描述根据实施方式2的热电转变元件1B。图2为根据本发明的实施方式2的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图2中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图2中说明的，作为电极排列的一个实例显示的热电转变元件1B具有与在根据实施方式1的热电转变元件1A中相同的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，但是传导基材2以及电极8A和8B的排列不同。也就是，传导基材2以及电极8A和8B排列，使得从上面看在平面排列中，它们根本不彼此重叠。
例如，在该实施方式中，比每一个热电转变材料层更长并且具有从层压结构突出的延伸部分的形状的石墨片材用作各向异性传导材料。分别向n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P提供各自具有延伸部分的各向异性传导材料层5A和5B，并且电极8A和8B布置在各向异性传导材料层的延伸部分的顶部。
此处，将描述延伸部分。如在图2(2)中说明的，第一各向异性传导材料层5A在与n-型热电转变材料层3N接触的一侧上具有第一主要表面，并且在相对的侧上具有第二主要表面。在第一主要表面的一部分的下面提供n-型热电转变材料层3N，并且第一主要表面具有其中不提供n-型热电转变材料层的区域。具有该区域的第一各向异性传导材料层5A的部分被称为延伸部分。在热电转变元件1B中，在第二主要表面的延伸部分上提供第二电极8A。
同样，如在图2(2)中说明的，第二各向异性传导材料层5B在与p-型热电转变材料层3P接触的一侧上具有第三主要表面，并且在相对的侧上具有第四主要表面。在第三主要表面的一部分的下面提供p-型热电转变材料层3P，并且第三主要表面具有其中不提供n-型热电转变材料层的区域。具有该区域的第二各向异性传导材料层5B的部分被称为延伸部分。在热电转变元件1B中，在第四主要表面的延伸部分上提供第三电极8B。
如上所述，各向异性传导材料层具有在层ab平面(ab平面)内呈现高导电性和在厚度方向呈现低导电性(c轴)的性质，因此，可在第一各向异性传导材料层5A和第二各向异性传导材料层5B的延伸部分的顶部形成第二电极8A和第三电极8B。结果是，电极8A和8B的面积可保持很小，并且可形成电极8A和8B以及传导基材2，以从上面看在排列中不彼此重叠。因此，将在结构上抑制从热量产生效应部分(电极8A和8B的区域)向吸热效应部分(传导基材2的区域)的导热。因此，本实施方式的热电转变元件1B可实现高热电转变效率。
在图2中说明的实施例中的热电转变部分的效果与实施方式1的热电转变元件1A相同，并且其生产方法基本相同。
[实施方式3]
接着，将描述根据实施方式3的热电转变元件1C。图3为根据本发明的实施方式3的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图3中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图3中说明的，热电转变元件1C具有与根据实施方式2的热电转变元件1B几乎相同的元件结构，不同之处在于，电极8A和8B布置在各向异性传导材料层的不同的表面上，也就是，电极8A和8B布置在各向异性传导材料层的延伸部分的下面。
延伸部分如上所述。在热电转变元件1C中，如在图3(2)中说明的，在与n-型热电转变材料层3N接触的第一各向异性传导材料层5A的一侧上的第一主要表面的延伸部分的下面提供第二电极8A。
在热电转变元件1C中，如在图3(2)中说明的，在与p-型热电转变材料层3P接触的第二各向异性传导材料层5B的一侧上的第三主要表面的延伸部分的下面提供第三电极8B。
当各向异性传导材料层的面内导电性比热电转变材料层的导电性高一个数字时，可实现热电转变元件1C的元件结构，但是其还取决于热电转变材料层的主要表面的面积。当将导电性为约1000(S/cm)的Bi-Te热电转变材料用作热电转变材料时，可采用热电转变元件1C的元件结构，只要各向异性传导材料层在平面方向上的的导电性为10000(S/cm)或更大即可。在其中将石墨片材用于各向异性传导材料层的情况中，与Bi-Te热电转变材料的导电性相比，在平面方向导电性为约2000-5000(S/cm)的由天然石墨制成的片材的情况不提供显著差异，因此不允许采用热电转变元件1C的元件结构。另一方面，在平面方向导电性为约10000-25000(S/cm)的通过将聚合物(例如聚酰亚胺)片材的石墨化得到的PGS石墨片材的情况允许采用热电转变元件1C的元件结构。然而，热电转变材料层的主要表面的面积越大，则在各向异性传导材料层中面内导电性必定越大。因此，对于各向异性传导材料层的面内导电性，太大面积的热电转变材料层的主要表面可防止电压施用于整个热电转变材料层，以留下其中不可能载流子转移的区域，这可引起热电转变效率的降低。
本实施方式的热电转变元件1C的元件结构不需要电流载流子以经过各向异性传导材料的厚度，因此，与热电转变元件1B的元件结构相比，具有降低浪费的效果。此外，同样在该实施方式中，电极8A和8B的面积可保持很小，并且可形成电极8A和8B以及传导基材2，以从上面看在排列中不彼此重叠。因此，将在结构上抑制从热量产生效应部分(电极8A和8B的区域)向吸热效应部分(传导基材2的区域)的导热。因此，本实施方式的热电转变元件1C可实现高热电转变效率。
[实施方式4]
接着，将描述根据实施方式4的热电转变元件1D。图4为根据本发明的实施方式4的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图4中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图4中说明的，根据本实施方式的热电转变元件1D包括传导基材2(第一电极)、在传导基材2的顶部形成的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P以及在n-型热电转变部分1N的顶部形成的电极8A和在p-型热电转变部分1P的顶部形成的电极8B(第二电极和第三电极)。n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P彼此分隔，之间具有绝缘层9(绝缘体)。作为n-型热电转变部分1N，n-型热电转变材料层3N、下面的电荷输送层5C、空腔(空气层)、上面的电荷输送层5C和n-型热电转变材料层6N按照该顺序层压至传导基材2，其中，布置下面的电荷输送层5C和上面的电荷输送层5C，以形成连续沿着绝缘层9的侧表面的一层以电接触。作为p-型热电转变部分1P，p-型热电转变材料层3P、下面的电荷输送层5D、空腔(空气层)、上面的电荷输送层5D和p-型热电转变材料层6P按照该顺序层压至传导基材2，其中，布置下面的电荷输送层5D和上面的电荷输送层5D，以形成连续沿着绝缘层9的侧表面的一层以电接触。
在该实施方式中，石墨片材用于电荷输送层5C和5D。此外，可使用电荷输送材料的涂层。在其中将石墨片材用于电荷输送层的情况中，与在平面方向导电性为约2000-5000(S/cm)的由天然石墨制成的片材的情况相比，优选在平面方向导电性为约10000-25000(S/cm)的通过将聚合物(例如聚酰亚胺)片材的石墨化得到的PGS石墨片材的情况。石墨片材的厚度没有特别限制，可使用厚度为约50-300μm的石墨片材并且与Bi-Te材料板结合。如下使石墨片材与板结合。也就是，通过印刷Bi-Te材料的糊膏，在石墨片材的配合面上形成具有与板相同组成的Bi-Te材料的层，随后使具有石墨片材的Bi-Te材料的层的表面与Bi-Te材料板密切接触并且经历热压结合。
在本实施方式的热电转变元件1D中，形成空腔(空气层)，并且空腔(空气层)抑制从高温效应部分(电极8A和8B的区域)向低温效应部分(传导基材2的区域)的导热。此外，下面的电荷输送层5C和上面的电荷输送层5C以及下面的电荷输送层5D和上面的电荷输送层5D成对地各自形成连续沿着绝缘层9的每一个侧表面的一层。因此，电荷输送层5C和5D确保了足够的导电性。在该热电转变元件中，通过利用空腔(空气层)和电荷输送层，热电转变元件的导热部分和导电部分可在结构上分隔，因此可确保高导电性和低导热性。结果是，热电转变元件1D可实现高热电转变效率。
[实施方式5]
接着，将描述根据实施方式5的热电转变元件1E。图5为根据本发明的实施方式5的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图5中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图5中说明的，根据本实施方式的热电转变元件1E包括传导基材2(第一电极)、在传导基材2的顶部形成的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P以及在n-型热电转变部分1N的顶部形成的电极8A和在p-型热电转变部分1P的顶部形成的电极8B(第二电极和第三电极)。n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P彼此分隔，之间具有绝缘层9(绝缘体)。作为n-型热电转变部分1N，n-型热电转变材料层3N、下面的电荷输送层5C、绝热层4A、上面的电荷输送层5C和n-型热电转变材料层6N按照该顺序层压至传导基材2，其中，布置下面的电荷输送层5C和上面的电荷输送层5C，以形成连续沿着绝热层4A的侧表面的一层以电接触。作为p-型热电转变部分1P，p-型热电转变材料层3P、下面的电荷输送层5D、绝热层4B、上面的电荷输送层5D和p-型热电转变材料层6P按照该顺序层压至传导基材2，其中，布置下面的电荷输送层5D和上面的电荷输送层5D，以形成连续沿着绝热层4B的侧表面的一层以电接触。
在该实施方式中，石墨片材用于电荷输送层5C和5D。作为石墨片材，优选使用通过将聚合物(例如聚酰亚胺)片材的石墨化得到的厚度为50-300μm的石墨片材。石墨片材按如下方式与Bi-Te材料板结合。也就是，通过印刷Bi-Te材料的糊膏，在石墨片材的配合面上形成具有与板相同组成的Bi-Te材料的层，随后使具有石墨片材的Bi-Te材料的层的表面与Bi-Te材料板密切接触并且经历热压结合。
用于绝热层4A和4B的材料的具体实例包括二氧化硅、多孔二氧化硅、玻璃、玻璃棉、岩棉、硅质泥灰、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂和空心颗粒形式的无机颗粒。可使用通过使玻璃棉或岩棉与酚醛树脂或三聚氰胺树脂粘合而得到的市售可得的绝热材料板。绝热材料板的厚度为约1-20mm。
在本实施方式的热电转变元件1E中，形成绝热层4A和4B，并且绝热层4A和4B抑制从高温效应部分(电极8A和8B的区域)向低温效应部分(传导基材2的区域)的导热。此外，下面的电荷输送层5C和上面的电荷输送层5C以及下面的电荷输送层5D和上面的电荷输送层5D成对地各自形成连续沿着绝热层4A和4B的每一个侧表面的一层。因此，电荷输送层5C和5D确保了足够的导电性。在该热电转变元件中，通过利用绝热层和电荷输送层，热电转变元件的导热部分和导电部分可在结构上分隔，因此可确保高导电性和低导热性。结果是，热电转变元件1E可实现高热电转变效率。
[实施方式6]
接着，将描述根据实施方式6的热电转变元件1F。图6为根据本发明的实施方式6的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图6中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图6中说明的，根据本实施方式的热电转变元件1F包括传导基材2(第一电极)、在传导基材2的顶部形成的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P以及在n-型热电转变部分1N的顶部形成的电极8A和在p-型热电转变部分1P的顶部形成的电极8B(第二电极和第三电极)。n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P彼此分隔，之间具有绝缘层9(绝缘体)。作为n-型热电转变部分1N，n-型热电转变材料层3N、下面的电荷输送层5C、绝热层4A、上面的电荷输送层5C、n-型热电转变材料层6N和第一各向异性传导材料层5A按照该顺序层压至传导基材2，其中，布置下面的电荷输送层5C和上面的电荷输送层5C，以形成连续沿着绝热层4A的侧表面的一层以电接触。各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分，并且电极8A布置在各向异性传导材料层5A的延伸部分的顶部。作为p-型热电转变部分1P，p-型热电转变材料层3P、下面的电荷输送层5D、绝热层4B、上面的电荷输送层5D、p-型热电转变材料层6P和第二各向异性传导材料层5B按照该顺序层压至传导基材2，其中，布置下面的电荷输送层5D和上面的电荷输送层5D，以形成连续沿着绝热层4B的侧表面的一层以电接触。各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分，并且在各向异性传导材料层5B的延伸部分的顶部布置电极8B。
在实施方式6中，石墨片材用于各向异性传导材料层5A和5B并且用于电荷输送层5C和5D。作为石墨片材，优选地，使用通过将聚合物(例如聚酰亚胺)片材的石墨化得到的厚度为50-300μm的PGS石墨片材。石墨片材按照如下方式与Bi-Te材料板结合。也就是，通过印刷Bi-Te材料的糊膏，在石墨片材的配合面上形成具有与板相同组成的Bi-Te材料的层，随后使具有石墨片材的Bi-Te材料的层的表面与Bi-Te材料板密切接触并且经历热压结合。
在本实施方式的热电转变元件1F中，形成绝热层4A和4B，并且绝热层4A和4B抑制从高温效应部分(电极8A和8B的区域)向低温效应部分(传导基材2的区域)的导热。此外，下面的电荷输送层5C和上面的电荷输送层5C以及下面的电荷输送层5D和上面的电荷输送层5D成对地各自形成连续沿着绝热层4A和4B的每一个侧表面的一层。因此，电荷输送层5C和5D确保了足够的导电性。在该热电转变元件中，通过利用绝热层和电荷输送层，热电转变元件的导热部分和导电部分可在结构上分隔，因此可确保高导电性和低导热性。此外，在该实施方式中，电极8A和8B的面积可保持很小，这是因为形成各向异性传导材料层5A和5B，并且可形成电极8A和8B以及传导基材2，以从上面看在排列中不彼此重叠。因此，将在结构上抑制从热量产生效应部分(电极8A和8B的区域)向吸热效应部分(传导基材2的区域)的导热。因此，本实施方式的热电转变元件1F可实现高热电转变效率。
[实施方式7]
接着，将描述根据实施方式7的热电转变元件1G。图7为根据本发明的实施方式7的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图7中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图7中说明的，根据实施方式7的热电转变元件1G包括传导基材2(第一电极)、在传导基材2的顶部形成的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P以及在n-型热电转变部分1N的顶部形成的电极8A和在p-型热电转变部分1P的顶部形成的电极8B(第二电极和第三电极)。n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P彼此分隔，之间具有绝缘层9(绝缘体)。作为n-型热电转变部分1N，n-型热电转变材料层3N、绝热层4A和n-型热电转变材料层6N按照该顺序层压至传导基材2。作为p-型热电转变部分1P，p-型热电转变材料层3P、绝热层4B和p-型热电转变材料层6P按照该顺序层压至传导基材2。绝热层4A具有通孔7A，且绝热层4B具有通孔7B。
用于绝热层4A和4B的材料的具体实例包括二氧化硅、多孔二氧化硅、玻璃、玻璃棉、岩棉、硅质泥灰、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、硅树脂和空心颗粒形式的无机颗粒。可使用通过使玻璃棉或岩棉与酚醛树脂或三聚氰胺树脂粘合而得到的市售可得的绝热材料板。绝热材料板的厚度为约1-20mm。
在该实施方式中，利用以上提及的绝热材料板形成绝热层4A和4B。在绝热材料板中形成渗透绝热层的通孔7A和7B。在整个绝热层4A和4B中均匀形成通孔7A和7B(在每一层中形成多个通孔)。通孔可使用钻等机械形成，或者通孔可通过激光辐射形成。例如，关于厚度为10mm的绝热层4A和4B，设定通孔7A和7B的尺寸以具有直径为2mm的圆柱体的形状，并且在一个通孔的一部分中平面分布至约100mm2的面积。例如，形状可为圆柱形或正方形。
通孔填充以上提及的电荷输送材料。使用高传导性电荷输送材料填充通孔，可确保n-型半导体层3N和6N之间以及p-型半导体层3P和6P之间的电接触，将其层压，以在之间相应地具有绝热层4A和4B，并且可实现热电转变元件的高导电性。作为电荷输送材料，可使用石墨、结晶石墨、石墨烯、电子输送材料和空穴输送材料。在该实施方式中，每一个绝热材料板的顶表面和底表面以及每一个通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯通过蒸汽气相方法，在1000℃-1500℃范围的温度下，不使用金属催化剂，将作为原料的乙炔分解合成。如上所述，通过层压相应于绝热层4A和4B的具有涂布有电荷输送材料的通孔的绝热材料板和热电转变材料板，生产本实施方式的热电转变元件1G。
在本实施方式的热电转变元件1G中，形成绝热层4A和4B，并且绝热层4A和4B抑制从高温效应部分(电极8A和8B的区域)向低温效应部分(传导基材2的区域)的导热。由于绝热层4A和4B具有通孔7A和7B，并且通孔的内部填充有高传导性电荷输送材料，可确保热电转变元件的高导电性。在热电转变元件中，绝热层可给出电荷输送部分的功能以及绝热层的功能，因此可实现高导电性和低导热性。结果是，热电转变元件1G可实现高热电转变效率。
[实施方式8]
接着，将描述根据实施方式8的热电转变元件1H。图8为根据本发明的实施方式8的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图8中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图8中说明的，根据实施方式8的热电转变元件1H包括传导基材2(第一电极)、在传导基材2的顶部形成的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P以及在n-型热电转变部分1N的顶部形成的电极8A和在p-型热电转变部分1P的顶部形成的电极8B(第二电极和第三电极)。n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P彼此分隔，之间具有绝缘层9(绝缘体)。作为n-型热电转变部分1N，n-型热电转变材料层3N、绝热层4A、n-型热电转变材料层6N和第一各向异性传导材料层5A按照该顺序层压至传导基材2。各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分，并且在各向异性传导材料层5A的延伸部分的顶部布置电极8A。作为p-型热电转变部分1P，p-型热电转变材料层3P、绝热层4B、p-型热电转变材料层6P和第二各向异性传导材料层5B按照该顺序层压至传导基材2。各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分，并且电极8B布置在各向异性传导材料层5B的延伸部分的顶部。绝热层4A具有通孔7A，并且绝热层4B具有通孔7B。
在该实施方式中，利用以上提及的绝热材料板形成绝热层4A和4B。通孔7A和7B如在实施方式7中描述。在该实施方式中，每一个绝热材料板的顶表面和底表面以及每一个通孔的内部涂布有包括结晶石墨和石墨烯的层，所述石墨烯通过蒸汽气相方法，在1000℃-1500℃范围的温度下，不使用金属催化剂，将作为原料的乙炔分解合成。如上所述，通过层压相应于绝热层4A和4B的具有涂布有电荷输送材料的通孔的绝热材料板和热电转变材料板，生产本实施方式的热电转变元件1H。
在本实施方式的热电转变元件1H中，形成绝热层4A和4B，并且绝热层4A和4B抑制从高温效应部分(电极8A和8B的区域)向低温效应部分(传导基材2的区域)的导热。由于绝热层4A和4B具有通孔7A和7B，并且通孔填充有高传导性电荷输送材料，可确保热电转变元件的高导电性。在热电转变元件中，绝热层可给出电荷输送部分的功能以及绝热层的功能，因此可实现高导电性和低导热性。此外，在该实施方式中，电极8A和8B的面积可保持很小，这是因为形成各向异性传导材料层5A和5B，并且可形成电极8A和8B以及传导基材2，以从上面看在排列中不彼此重叠。因此，将在结构上抑制从热量产生效应部分(电极8A和8B的区域)向吸热效应部分(传导基材2的区域)的导热。因此，本实施方式的热电转变元件1H可实现高热电转变效率。
[实施方式9]
接着，将描述根据实施方式9的热电转变元件1I。图9为根据本发明的实施方式9的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图9中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。
如在图9中说明的，根据本实施方式的热电转变元件1I具有与实施方式7的热电转变元件1G基本相同的结构，但是不同之处在于，热电转变元件1I包括由多孔绝热材料形成的绝热层4C和4D代替热电转变元件1G的绝热层4A和4B，并且绝热层4C和4D不提供有通孔7A和7B。
对于多孔材料的绝热层4C和4D，按照如下方式形成相应于绝热层4C和4D的绝热材料板：制备绝缘材料和树脂颗粒的混合物的糊膏，在不锈钢可脱模的板上印刷糊膏，加热糊膏以烧光树脂颗粒，随后使可脱模的板脱模。在该实施方式中，按照如下方式制备用于绝热层形成的糊膏1：将通过粉碎玻璃棉板得到的绝缘材料粉末(平均粒径：约10μm)与聚甲基丙烯酸甲酯(平均粒径：约10μm，东洋纺公司的产品)混合，向其中加入有机溶剂，并捏合混合物。以下显示用于形成绝热层的糊膏1的制剂。按照如下方式形成多孔绝热材料板：在不锈钢可脱模的板上施用和印刷用于形成绝热层的糊膏1，并在400℃下加热糊膏1，以烧光聚甲基丙烯酸甲酯颗粒。形成相应于绝热层4C和4D的多孔绝热材料板，以具有约10mm的厚度。
[用于形成绝热层的糊膏1的制剂(重量份)]
●由玻璃棉板得到的绝热材料粉末：100份
●三聚氰胺树脂：60份
●聚甲基丙烯酸甲酯：40份
●萜品醇：15份
●乙基纤维素：5份
每一个多孔绝热材料板的孔填充有电荷输送材料。作为电荷输送材料，可使用石墨、结晶石墨、石墨烯、电子输送材料和空穴输送材料。在该实施方式中，每一个绝热材料板的顶表面和底表面和每一个孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1000℃-1500℃范围的温度下，通过蒸汽气相方法，不使用金属催化剂，使用乙炔作为原料合成。
如上所述，通过层压相应于绝热层4C和4D的具有涂布有电荷输送材料的孔的绝热材料板和热电转变材料板，生产本实施方式的热电转变元件1I。
在本实施方式的热电转变元件1I中，形成绝热层4C和4D，并且绝热层4C和4D抑制从高温效应部分(电极8A和8B的区域)向低温效应部分(传导基材2的区域)的导热。由于绝热层4C和4D的孔填充有高传导性电荷输送材料，可确保热电转变元件的高导电性。在热电转变元件中，绝热层可给出电荷输送部分的功能以及绝热层的功能，因此可实现高导电性和低导热性。结果是，热电转变元件1I可实现高热电转变效率。
[对比实施方式1]
图16为根据对比实施方式1的常规的热电转变元件的顶视图、截面图和底视图。在图16中，(1)为顶视图，(2)为在顶视图中沿着线A-A取的截面图，和(3)为底视图。如在图16中说明的，根据对比实施方式1的热电转变元件1Q包括传导基材2(第一电极)、在传导基材2的顶部形成的由n-型热电转变材料层3N组成的n-型热电转变部分1N和由p-型热电转变材料层3P组成的p-型热电转变部分1P以及在n-型热电转变部分1N的顶部形成的电极8A和在p-型热电转变部分1P的顶部形成的电极8B(第二电极和第三电极)。n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P彼此分隔，之间具有绝缘层9(绝缘体)。热电转变元件1Q具有常规的元件结构并且不具有电荷输送层。
上述实施方式1-9的热电转变元件可独立使用，或者多个元件可组合使用。例如，可以将多个热电转变元件组合，以形成热电转变发电装置。
[实施方式10]
接着，将描述根据实施方式10的热电转变发电装置。图10为根据本发明的实施方式10的热电转变发电装置(包括多个热电转变元件的装置)的截面图。如在图10中说明的，根据本实施方式的热电转变发电装置1J包括具有常规的元件结构的热电转变元件1Q以及其它热电转变元件10A和10B。此处，热电转变元件1Q为有助于发电的热电转变发电元件，并且热电转变元件10A和10B为通过热电转变元件1Q用于促进有效发电的帕尔贴元件。
如在图16中说明的，热电转变元件1Q为具有如在对比实施方式1中描述的常规的元件结构的热电转变发电元件。在用作第一电极的传导基材2下面，布置n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，之间具有绝缘层9，并且在n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P的下面形成第二电极8A和第三电极8B。n-型热电转变部分1N仅由n-型热电转变材料层3N组成，并且p-型热电转变部分1P仅由p-型热电转变材料层3P组成。热电转变元件1Q利用高温效应部分与低温效应部分之间的温差产生电力，其中，传导基材2用作高温效应部分，且第二电极8A和第三电极8B用作低温效应部分。
在热电转变发电装置1J中，布置第二热电转变元件10A和第三热电转变元件10B与热电转变发电元件1Q接触。此处，第二热电转变元件10A和第三热电转变元件10B具有与实施方式2的热电转变元件1B(图2)相同的结构。图14为第二热电转变元件10A的透视图。图10的电极10AL和10BL相应于图2的热电转变元件1B的传导基材2，并且将它们布置与热电转变发电元件1Q的电极8A和8B接触。在图10的热电转变元件10A和10B中，在每一个电极10AL和10BL的下面，依次层压热电转变材料层和各向异性传导材料层。各向异性传导材料层具有不与热电转变材料层接触并且从层压结构突出的延伸部分10AG和10BG。沿着热电转变发电元件1Q的n-型热电转变材料3N和p-型热电转变材料3P的侧表面，延伸部分10AG和10BG从各向异性传导材料层的层压的表面延伸至高于传导基材2的区域。此外，在延伸部分的末端区域的顶部布置电极10AH和10BH(相应于图2的热电转变元件1B的电极8A和8B)，以与热电转变发电元件1Q的传导基材2接触。
热电转变元件10A和10B各自具有电极，并且电极的表面被绝缘体覆盖，使得电极与它们接触的其它元件或电极或与它们接触的对象物不具有电接触。该元件作为帕尔贴元件仅具有进来和离去的热量。
在第二热电转变元件10A和第三热电转变元件10B作为帕尔贴元件中，电极10AL和10BL用作吸热效应部分，而电极10AH和10BH用作热量产生效应部分。由于将用作吸热效应部分的电极10AL和10BL布置与用作热电转变发电元件1Q的低温效应部分的电极8A和8B接触，从热电转变发电元件1Q的高温效应部分向低温效应部分传导的热量通过电极10AL和10BL吸收，而没有储存在低温效应部分。因此，低温效应部分可保持在低温。另一方面，将用作热量产生效应部分的电极10AH和10BH布置与用作热电转变发电元件1Q的高温效应部分的传导基材2接触，因此通过电极10AL和10BL吸收的热量通过电极10AH和10BH向热电转变发电元件1Q的高温效应部分释放。因此，可回收由于从高温效应部分向低温效应部分的导热损失的热量，并且高温效应部分可保持在高温。由于通过该效应保持在热电转变发电元件1Q的高温效应部分与低温效应部分之间的温差，热电转变发电元件1Q可连续实施高度有效的发电。
在本实施方式的热电转变发电装置1J中，帕尔贴元件10A和10B提供关于热电转变发电元件1Q从热电转变发电元件1Q的高温效应部分向低温效应部分传导的热量QK的量的基本完全的循环。因此，热电转变发电元件1Q的元件结构不需要考虑热量QK的量，因此可扩大面积。扩大面积允许更大量的热电转变发电。
在本实施方式的热电转变发电装置1J中，热电转变发电元件1Q产生与高温效应部分和低温效应部分之间的温差ΔT成比例的热电动力，因此得到动力输出P输出。同样，从高温效应部分向低温效应部分传导的热量QK的量与温差成比例，并需要用于驱动第二热电转变元件和第三热电转变元件(帕尔贴元件)10A和10B的动力输入P输入，以便将QK从低温效应部分返回高温效应部分。热量QK的量取决于热电转变材料的导热性和温差ΔT。当将Bi-Te材料用作热电转变材料，并且在ΔT：350(K)下的动力输出P输出为100%时，动力输入P输入将为约85%。热电转变发电装置1J可保持高温效应部分与低温效应部分之间的温差ΔT，并且结果是，可连续得到约15%的动力输出P输 出。虽然具有与常规的热电转变元件相同的元件结构，热电转变发电装置1J的热电转变发电元件1Q可扩大面积，并且由于在热电转变发电元件1Q的高温效应部分与低温效应部分之间的温差通过用作帕尔贴元件的热电转变元件10A和10B产生的效应保持，可利用具有较大面积的温差。
[实施方式11]
接着，将描述根据实施方式11的热电转变发电装置。图11为根据本发明的实施方式11的热电转变发电装置的截面图。如在图11中说明的，根据本实施方式的热电转变发电装置1K具有与实施方式10的热电转变发电装置1J基本相同的结构。本实施方式的热电转变发电装置1K包括本发明的热电转变元件1D(实施方式4的热电转变元件)用作发电元件，和本发明的热电转变元件20A和20B(实施方式3的热电转变元件)用作帕尔贴元件。
如在图4中说明的，用作发电元件的热电转变元件1D为具有在实施方式4中描述的本发明的元件结构的热电转变发电元件。在用作第一电极的传导基材2的下面，布置n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，之间具有绝缘层9，并且在n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P的下面形成第二电极8A和第三电极8B。作为n-型热电转变部分1N，n-型热电转变材料层3N、上面的电荷输送层5C、空腔(空气层)、下面的电荷输送层5C和n-型热电转变材料层6N按照该顺序层压，其中，布置上面的电荷输送层5C和下面的电荷输送层5C，以形成连续沿着绝缘层9的侧表面的一层以电接触。作为p-型热电转变部分1P，p-型热电转变材料层3P、上面的电荷输送层5D、空腔(空气层)、下面的电荷输送层5D和p-型热电转变材料层6P按照该顺序层压，其中，布置上面的电荷输送层5D和下面的电荷输送层5D，以形成连续沿着绝缘层9的侧表面的一层以电接触。热电转变发电元件1D具有这样的元件结构。热电转变发电元件1D利用高温效应部分与低温效应部分之间的温差产生电力，其中，传导基材2用作高温效应部分，而第二电极8A和第三电极8B用作低温效应部分。
在热电转变发电装置1K中，布置第二热电转变元件20A和第三热电转变元件20B与热电转变发电元件1D接触。此处，第二热电转变元件20A和第三热电转变元件20B具有与实施方式3的热电转变元件1C(图3)相同的结构。图11的电极20AL和20BL相应于图3的热电转变元件1C的传导基材2，并且将它们布置与热电转变发电元件1D的第二电极8A和第三电极8B接触。在图11的热电转变元件20A和20B中，在每一个电极20AL和20BL的下面依次层压热电转变材料层和各向异性传导材料层。(参见图14：第二热电转变元件10A的透视图)。各向异性传导材料层具有不与热电转变材料层接触并且从层压结构突出的延伸部分20AG和20BG。沿着热电转变发电元件1D的n-型热电转变部分6N和p-型热电转变部分6P的侧表面，延伸部分20AG和20BG从各向异性传导材料层的层压的表面延伸至高于传导基材2的区域。此外，在延伸部分的末端区域的下面布置电极20AH和20BH(相应于图3的热电转变元件1C的电极8A和8B)，以与热电转变发电元件1D的传导基材2接触。
热电转变元件20A和20B各自具有电极，并且电极的表面被绝缘体覆盖，使得电极与它们接触的其它元件或电极或与它们接触的对象物不具有电接触。该元件作为帕尔贴元件仅具有进来和离去的热量。
在本实施方式的热电转变发电装置1K中，热电转变发电元件1D产生与高温效应部分和低温效应部分之间的温差ΔT成比例的热电动力，因此得到动力输出P输出。同样，从高温效应部分向低温效应部分传导的热量QK的量与温差成比例，并且需要用于驱动第二热电转变元件和第三热电转变元件(帕尔贴元件)20A和20B的动力输入P输入，以便将QK从低温效应部分返回高温效应部分。热量QK的量取决于热电转变材料的导热性和温差ΔT。利用空腔(空气层)和电荷输送层，本发明的热电转变发电元件1D可显著降低热量QK的量。当将PGS石墨片材用于热电转变发电元件1D的电荷输送层，并且在ΔT：35(K)下的动力输出P输出为100%时，动力输入P输入将为约50%。热电转变发电装置1K可保持高温效应部分与低温效应部分之间的温差ΔT，并且结果是，可连续得到约50%的动力输出P输出。
由于在热电转变发电元件1D的高温效应部分与低温效应部分之间的温差通过用作帕尔贴元件的热电转变元件20A和20B(同样在本实施方式的热电转变发电装置1K中)产生的效应保持，热电转变发电元件1D可扩大面积，并且可连续实施高度有效的发电。
[实施方式12]
接着，将描述根据实施方式12的热电转变发电装置。图12为根据本发明的实施方式12的热电转变发电装置的截面图。如在图12中说明的，根据本实施方式的热电转变发电装置1L具有与实施方式10的热电转变发电装置1J基本相同的结构。本实施方式的热电转变发电装置1L包括本发明的热电转变元件1E(实施方式5的热电转变元件)用作发电元件，以及本发明的热电转变元件30A和30B(实施方式6的热电转变元件)用作帕尔贴元件。
如在图5中说明的，热电转变元件1E为具有在实施方式5中描述的本发明的元件结构的热电转变发电元件。在用作第一电极的传导基材2的下面，布置n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，之间具有绝缘层9，并且在n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P的下面形成第二电极8A和第三电极8B。作为n-型热电转变部分1N，n-型热电转变材料层3N、上面的电荷输送层5C、绝热层4A、下面的电荷输送层5C和n-型热电转变材料层6N按照该顺序层压，其中，布置上面的电荷输送层5C和下面的电荷输送层5C，以形成连续沿着绝缘层4A的侧表面的一层以电接触。作为p-型热电转变部分1P，p-型热电转变材料层3P、上面的电荷输送层5D、绝热层4B、下面的电荷输送层5D和p-型热电转变材料层6P按照该顺序层压，其中，布置上面的电荷输送层5D和下面的电荷输送层5D，以形成连续沿着绝缘层4B的侧表面的一层以电接触。热电转变发电元件1E具有这样的元件结构。本实施方式的热电转变发电元件1E利用高温效应部分与低温效应部分之间的温差产生电力，其中，传导基材2用作高温效应部分，而第二电极8A和第三电极8B用作低温效应部分。
在热电转变发电装置1L中，布置第二热电转变元件30A和第三热电转变元件30B与热电转变发电元件1E接触。此处，第二热电转变元件30A和第三热电转变元件30B具有与实施方式6的热电转变元件1F(图6)相同的结构。图15为第二热电转变元件30A的透视图。图12的电极30AL和30BL相应于图6的热电转变元件1F的传导基材2，并且将它们布置与热电转变发电元件1E的电极8A和8B接触。在图12的热电转变元件30A和30B中，在每一个电极30AL和30BL的下面依次层压热电转变材料层、上面的电荷输送层、绝热层、下面的电荷输送层、热电转变材料层、各向异性传导材料层，并且布置每一个上面的电荷输送层和每一个下面的电荷输送层，以形成连续沿着每一个绝缘层的侧表面的一层以电接触。各向异性传导材料层具有不与热电转变材料层接触并且从层压结构突出的延伸部分30AG和30BG。沿着热电转变发电元件1E的n-型热电转变材料层6N和3N以及p-型热电转变材料层6P和3P的侧面，并且进一步沿着传导基材2侧面和对象物的侧面，延伸部分30AG和30BG从各向异性传导材料层的层压的表面延伸至超过对象物的区域。此外，在延伸部分的末端区域的顶部布置电极30AH和30BH(相应于图6的热电转变元件1E的电极8A和8B)，以与用作热量储器的对象物接触。
热电转变元件30A和30B各自具有电极，并且电极的表面被绝缘体覆盖，使得电极不具有与它们接触的其它元件或电极或与它们接触的对象物电接触。该元件作为帕尔贴元件仅具有进来和离去的热量。
在本实施方式的热电转变发电装置1L中，热电转变发电元件1E产生与高温效应部分和低温效应部分之间的温差ΔT成比例的热电动力，因此得到动力输出P输出。同样，从高温效应部分向低温效应部分传导的热量QK的量与温差成比例，并且需要用于驱动第二热电转变元件和第三热电转变元件(帕尔贴元件)30A和30B的动力输入P输入，以便将QK从低温效应部分返回高温效应部分。热量QK的量取决于热电转变材料的导热性和温差ΔT。利用绝热层和电荷输送层，本发明的热电转变发电元件1E可显著降低热量QK的量。当将PGS石墨片材用于热电转变发电元件1E的电荷输送层，并且在ΔT：35(K)下的动力输出P输出为100%时，动力输入P输入将为约50%。热电转变发电装置1L可保持高温效应部分与低温效应部分之间的温差ΔT，并且结果是，可连续得到约50%的动力输出P输出。
由于在热电转变发电元件1E的高温效应部分与低温效应部分之间的温差通过用作帕尔贴元件的热电转变元件30A和30B(同样在本实施方式的热电转变发电装置1L中)产生的效应保持，热电转变发电元件1E可扩大面积，并且可连续实施高度有效的发电。
[实施方式13]
接着，将描述根据实施方式13的热电转变发电装置。图13为根据本发明的实施方式13的热电转变发电装置的截面图。如在图13中说明的，根据本实施方式的热电转变发电装置1M具有与实施方式10的热电转变发电装置1J基本相同的结构。本实施方式的热电转变发电装置1M包括本发明的热电转变元件1G(实施方式7的热电转变元件)用作发电元件，以及本发明的热电转变元件40A和40B(实施方式8的热电转变元件)用作帕尔贴元件。
如在图7中说明的，热电转变元件1G为具有在实施方式7中描述的本发明的元件结构的热电转变发电元件。热电转变发电元件的元件结构如下。也就是，在用作第一电极的传导基材2的下面，形成n-型热电转变部分和p-型热电转变部分，之间具有绝缘层9，在热电转变材料层6N和6P的下面形成包括n-型热电转变材料层3N的n-型热电转变部分、绝热层4A和n-型热电转变材料层6N、包括p-型热电转变材料层3P的p-型热电转变部分、绝热层4B和p-型热电转变材料层6P以及第二电极8A和第三电极8B。绝热层4A具有通孔7A，并且绝热层4B具有通孔7B。通孔填充有高传导性电荷输送材料。本实施方式的热电转变发电元件1G利用高温效应部分与低温效应部分之间的温差产生电力，其中，传导基材2用作高温效应部分，并且第二电极8A和第三电极8B用作低温效应部分。
在热电转变发电装置1M中，布置第二热电转变元件40A和第三热电转变元件40B与热电转变发电元件1A接触。此处，第二热电转变元件40A和第三热电转变元件40B具有与实施方式8的热电转变元件1H(图8)相同的结构。图13的电极40AL和40BL相应于图8的热电转变元件1H的传导基材2，并且将它们布置与热电转变发电元件1G的电极8A和8B接触。在图13的热电转变元件40A和40B中，在每一个电极40AL和40BL的下面依次层压热电转变材料层、绝热层、热电转变材料层和各向异性传导材料(石墨)层。(参见图15：第二热电转变元件30A的透视图)。各向异性传导材料(石墨)层具有不与热电转变材料层接触并且从层压结构突出的延伸部分40AG和40BG。沿着热电转变发电元件1G的绝热层4A和4B的侧面，延伸部分40AG和40BG从各向异性传导材料(石墨)层的层压的表面延伸至高于传导基材2的区域。此外，在延伸部分的末端区域的顶部布置电极40AH和40BH(相应于图8的热电转变元件1H的电极8A和8B)，以与热电转变发电元件1G的传导基材2接触。
热电转变元件40A和40B各自具有电极，并且电极的表面被绝缘体覆盖，使得电极与它们接触的其它元件或电极或与它们接触的对象物不具有电接触。该元件作为帕尔贴元件仅具有进来和离去的热量。
在本实施方式的热电转变发电装置1M中，热电转变发电元件1G产生与高温效应部分和低温效应部分之间的温差ΔT成比例的热电动力，因此得到动力输出P输出。同样，从高温效应部分向低温效应部分传导的热量QK的量与温差成比例，并且需要用于驱动第二热电转变元件和第三热电转变元件(帕尔贴元件)40A和40B的动力输入P输入，以便将QK从低温效应部分返回高温效应部分。热量QK的量取决于热电转变材料的导热性和温差ΔT。利用绝热层和电荷输送层，本发明的热电转变发电元件1G可显著降低热量QK的量。当将通过CVD方法形成的结晶石墨和石墨烯的混合物的层用于热电转变发电元件1G的电荷输送层，并且在ΔT：35(K)下的动力输出P输出为100%时，动力输入P输入将为约50%。热电转变发电装置1K可保持高温效应部分与低温效应部分之间的温差ΔT，并且结果是，可连续得到约50%的动力输出P输出。
由于在热电转变发电元件1G的高温效应部分与低温效应部分之间的温差通过用作帕尔贴元件的热电转变元件40A和40B(同样在本实施方式的热电转变发电装置1M中)产生的效应保持，热电转变发电元件1G可扩大面积，并且可连续实施高度有效的发电。
[热电转变部分的制备和评价]
首先，在评价每一个热电转变元件之前，评价每一个n-型热电转变部分和每一个p-型热电转变部分的性能(热电性质)。
通过切割具有各自使用Bi-Te材料板制备的n-型热电转变部分和p-型热电转变部分的必要尺寸的块，制备性能评价样品。作为热电性质评价样品，n-型热电转变部分和p-型热电转变部分的评价样品的尺寸为20mm×20mm正方形和约10mm-11mm厚；并且作为导热性测量样品，其尺寸为50mm×50mm正方形和约10mm-11mm厚。
[第一评价热电转变部分的制备]
采用如下描述的方式制备的实施方式1的n-型热电转变部分和p-型热电转变部分(参见图1)，其中石墨片材用于各向异性传导材料层。
首先，制备Bi-Te热电转变材料的板。将制备以具有Bi2Te2.7Se0.3的组成的材料用作n-型热电转变材料，并将制备以具有Bi0.5Sb1.5Te3的组成的材料用作p-型热电转变材料。将包括Bi、Te和添加剂的粉末原料混合并熔融，随后将所得到的基础材料粉碎，以得到粉末状的n-型热电转变材料或p-型热电转变材料。随后，在压力下将粉末状材料放置在具有板状形状的模具中，通过区域熔融在约550-650℃下再次熔融，随后在350-450℃下退火5小时，以得到烧结物。通过切割所得到的烧结物制备每一个具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的Bi-Te热电转变材料的板。
接着，将具有100mm×100mm侧面和50μm厚度的石墨片材(OTSUKADENKI KK的产品)与每一个Bi-Te材料板层压。按照如下方式层压石墨片材：使用具有与Bi-Te材料板相同组成的Bi-Te材料的糊膏，在石墨片材的配合面上形成具有约10μm厚度的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板和石墨片材密切接触，并将其热压。
如上所述，制备具有双层结构的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，所述双层结构分别包括热电转变材料层3N和3P以及各向异性传导材料层5A和5B。按照如下方式制备第一评价热电转变部分：从热电转变部分1N和1P切割具有热电性质评价样品和导热性测量样品尺寸的块，并研磨它们的切割面。在每一个评价热电转变部分的下面的部分和上面的部分上焊接具有20mm×20mm侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于热电性质评价样品)和具有50m×50m侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于导热性测量样品)，以完成评价样品。
[第二评价热电转变部分的制备]
采用如下描述的方式制备实施方式1的n-型热电转变部分和p-型热电转变部分(参见图1)，其中电荷输送材料用于各向异性传导材料层。
在具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的Bi-Te热电转变材料板上施用制备以具有以下指定组成的用于形成低传导性材料层的溶液，该Bi-Te热电转变材料板采用与在第一评价热电转变部分中相同的方式，通过旋涂方法、干燥并在200℃下烧结60分钟以除去溶剂，以得到具有约1μm厚度的低传导性材料层制备。形成低传导性材料层，使得具有约5S/cm的导电性。
(对于形成n-型热电转变部分的低传导性材料层的溶液)
●聚碳酸酯树脂：100份
●联苯醌化合物(式1)：15份
●四氢呋喃溶剂：300份
(对于形成p-型热电转变部分的低传导性材料层的溶液)
●聚碳酸酯树脂：100份
●腙化合物(式2)：20份
●四氢呋喃溶剂：300份
随后，通过电阻加热蒸汽沉积方法施用电荷输送材料，以在形成的每一个低传导性材料层的表面上形成高传导性材料层。电子输送材料Alq3(三-(8B-羟基喹啉酚根)合铝：式3)用作电荷输送材料用于n-型热电转变部分，而空穴输送材料NPP(N,N-二(萘-1-基)-N,N-二苯基-联苯胺)用作电荷输送材料用于p-型热电转变部分。形成涂层，以具有约300nm的厚度和约300S/cm的面内导电性。
如上所述，制备具有双层结构的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，所述双层结构分别包括热电转变材料层3N和3P以及各向异性传导材料层5A和5B。按照如下方式制备第一评价热电转变部分：从热电转变部分1N和1P切割具有热电性质评价样品和导热性测量样品尺寸的块，并研磨它们的切割面。在每一个评价热电转变部分的下面的部分和上面的部分上焊接具有20mm×20mm侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于热电性质评价样品)和具有50m×50m侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于导热性测量样品)，以完成评价样品。
[第三评价热电转变部分的制备]
采用如下描述的方式制备实施方式4的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P(参见图4)，其中石墨片材用于电荷输送层。
首先，采用与第一评价热电转变部分相同的方式，制备具有100mm×100mm侧面和2.5mm厚度的每一个Bi-Te热电转变材料的板，并且切割成为具有20mm×20mm侧面和2.5mm厚度的板(对于热电性质评价样品)，和切割成为具有50m×50m侧面和2.5mm厚度的板(对于导热性测量样品)，以得到热电转变材料层3N和3P。
接着，制备每一种Bi-Te材料的糊膏。每种Bi-Te材料的糊膏通过将Bi-Te材料粉末(平均粒径：约5μm)处理成糊膏得到，所述Bi-Te材料粉末通过将每一种Bi-Te基础材料粉碎而制备。将制备以具有Bi2Te2.7Se0.3的组成的Bi-Te热电转变材料粉末用作n-型热电转变材料，并将制备以具有Bi0.5Sb1.5Te3的组成的Bi-Te热电转变材料粉末用作p-型热电转变材料。以下显示Bi-Te材料糊膏的制剂。
[用于形成Bi-Te材料层的糊膏的制剂(重量份)]
●Bi-Te材料粉末：100份
●萜品醇：10份
●乙基纤维素：3份
将具有20mm×45mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)(对于热电性质评价样品)与每一个热电转变材料层3N和3P层压作为热电性质评价样品，以及将具有50mm×105mm侧面和50μm的PGS石墨片材(松下公司的产品)(对于导热性测量样品)与每一个热电转变材料层3N和3P层压作为导热性测量样品。在石墨片材的配合面上施用和印刷具有与热电转变材料层3N或3P相同组成的Bi-Te材料糊膏，以具有约10μm的厚度，并在用于防止石墨氧化的减压和约580℃加热下，使石墨片材结合至热电转变材料层3N或3P。
随后，将以上提及的Bi-Te热电转变材料的板切割成为各自具有20mm×20mm侧面和2.5mm厚度的板(对于热电性质评价样品)和各自具有50m×50m侧面和2.5mm厚度的板(对于导热性测量样品)，以得到热电转变材料层6N和6P。将所得到的热电转变材料层6N和6P层压至石墨片材的末端区域的上表面，对于各自的热电性质评价样品和对于各自的导热性测量样品，该表面相应于上面的石墨层5C和5D的上表面。在石墨片材的配合面上施用和印刷具有与热电转变材料层6N或6P相同组成的Bi-Te材料糊膏，以具有约10μm的厚度，在用于防止石墨氧化的减压和约580℃加热下，使热电转变材料层6N或6P结合至石墨片材。
随后，制备各自具有20mm×5mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板(对于热电性质评价样品)和各自具有50mm×5mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板(对于导热性测量样品)作为图4的绝缘层9的等同物。如在图4中说明的，将每一个玻璃棉板、热电转变材料层3N和3P的侧表面、石墨片材以及热电转变材料层6N和6P的侧表面结合在一起。为了结合，施用和印刷每一种Bi-Te材料的糊膏，以具有约10μm的厚度，并将板、片材和层在用于防止石墨氧化的减压和约580℃加热下结合。
如上所述，对于热电性质评价样品和对于导热性测量样品，制备具有五层结构的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，该五层结构分别包括热电转变材料层3N和3P、下面的电荷输送层5C和5D、空腔(空气层)、上面的电荷输送层5C和5D以及热电转变材料层6N和6P。在每一个热电转变部分1N和1P的下面的部分和上面的部分上焊接具有20mm×20mm侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于热电性质评价样品)和具有50m×50m侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于导热性测量样品)，以完成评价样品。
[第四评价热电转变部分的制备]
采用如下描述的方式制备实施方式5的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P(参见图5)，其中石墨片材用于电荷输送层。
首先，采用与第一评价热电转变部分相同的方式，制备具有100mm×100mm侧面和2.5mm厚度的每一个Bi-Te热电转变材料的板，并且切割成为具有20mm×20mm侧面和2.5mm厚度的板(对于热电性质评价样品)，和切割成为具有50m×50m侧面和2.5mm厚度的板(对于导热性测量样品)，以得到热电转变材料层3N和3P。
将具有20mm×45mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)(对于热电性质评价样品)层压至每一个热电转变材料层3N和3P，作为热电性质评价样品，并且将具有50mm×105mm侧面和50μm的PGS石墨片材(松下公司的产品)(对于导热性测量样品)层压至每一个热电转变材料层3N和3P，作为导热性测量样品。在石墨片材的配合面上施用和印刷具有与热电转变材料层3N或3P相同组成的Bi-Te材料糊膏，以具有约10μm的厚度，并在用于防止石墨氧化的减压和约580℃加热下，将石墨片材结合至热电转变材料层3N或3P。
制备各自具有20mm×20mm侧面和5mm厚度的玻璃棉板(对于热电性质评价样品)和各自具有50mm×50mm侧面和5mm厚度的玻璃棉板(对于导热性测量样品)作为图5的绝热层4A和4B的等同物。如在图5中说明的，将每一个石墨片材结合至每一个玻璃棉板的侧表面和上表面。为了结合，施用和印刷每一种Bi-Te材料的糊膏，以具有约10μm的厚度，并在用于防止石墨氧化的减压和约580℃加热下，将片材和板结合。
随后，将以上提及的Bi-Te热电转变材料的板切割成为各自具有20mm×20mm侧面和2.5mm厚度的板(对于热电性质评价样品)和各自具有50m×50m侧面和2.5mm厚度的板(对于导热性测量样品)，以得到热电转变材料层6N和6P。将所得到的热电转变材料层6N和6P层压至石墨片材的末端区域的上表面，对于各自的热电性质评价样品和对于各自的导热性测量样品，该表面相应于石墨层5C和5D的上表面。在石墨片材的配合面上施用和印刷具有与热电转变材料层6N或6P相同组成的Bi-Te材料糊膏，以具有约10μm的厚度，并在用于防止石墨氧化的减压和约580℃加热下，使热电转变材料层6N或6P结合至石墨片材。
如上所述，对于热电性质评价样品和对于导热性测量样品，制备具有五层结构的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，该五层结构分别包括热电转变材料层3N和3P、下面的电荷输送层5C和5D、绝热层4A和4B、上面的电荷输送层5C和5D以及热电转变材料层6N和6P。在每一个热电转变部分1N和1P的下面的部分和上面的部分上焊接具有20mm×20mm侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于热电性质评价样品)和具有50m×50m侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于导热性测量样品)，以完成评价样品。
[第五评价热电转变部分的制备]
采用如下描述的方式制备实施方式7的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P(参见图7)，其中使用提供有通孔的绝热材料层。
首先，采用与第一评价热电转变部分相同的方式，制备具有100mm×100mm侧面和2.5mm厚度的每一个Bi-Te热电转变材料的板，并且切割成为各自具有20mm×20mm侧面和2.5mm厚度的板(对于热电性质评价样品)，和切割成为各自具有50mm×50mm侧面和2.5mm厚度的板(对于导热性测量样品)，以得到热电转变材料层3N、3P、6N和6P。
制备各自具有20mm×20mm侧面和5mm厚度的玻璃棉板(对于热电性质评价样品)和各自具有50mm×50mm侧面和5mm厚度的玻璃棉板(对于导热性测量样品)作为图7的绝热层4A和4B的等同物。使用钻在每一个玻璃棉板的整个面积中形成直径为1mm的通孔，具有5mm的节距。每一个玻璃棉板的顶表面和底表面和通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。
对于热电性质评价样品和对于导热性测量样品，将各自的玻璃棉板结合至各自的热电转变材料层3N和3P，并且将各自的热电转变材料层6N和6P结合至各自的玻璃棉板的上表面。为了结合，施用和印刷每一种Bi-Te材料的糊膏，以具有约10μm的厚度，并在用于防止石墨氧化的减压和约580℃加热下，将板和层结合。
如上所述，对于热电性质评价样品和对于导热性测量样品，制备具有三层结构的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，该三层结构分别包括热电转变材料层3N和3P、绝热层4A和4B以及热电转变材料层6N和6P。在每一个热电转变部分1N和1P的下面的部分和上面的部分上焊接具有20mm×20mm侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于热电性质评价样品)和具有50m×50m侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于导热性测量样品)，以完成评价样品。
[对比热电转变部分的制备]
首先，采用如下描述的方式制备对比实施方式1的n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P(参见图16)。
将采用与在第一评价热电转变部分中相同的方式制备的并且具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的每一个Bi-Te热电转变材料的板切割成尺寸为20mm×20mm的评价样品(对于热电性质评价样品)和切割成尺寸为50mm×50mm的评价样品(对于导热性测量样品)，并且将它们的切割面打磨，以得到对比热电转变部分1N和1P。在每一个对比n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P的下面的部分和上面的部分上焊接具有20mm×20mm侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于热电性质评价样品)和具有50m×50m侧面和0.2mm厚度的Al电极(对于导热性测量样品)，以完成对比样品。
[评价方法]
如下评价热电转变部分的性能。
1)导电性：使用ULVAC-RIKO公司生产的热电性质评价仪ZEM-3测量导电性。将铂金属丝连接至加工成圆柱体形状的每一个热电转变材料，并通过直流四端法在室温下测量导电性。
2)塞贝克系数：使用ULVAC-RIKO公司生产的热电性质评价仪ZEM-3测量塞贝克系数。测量条件与用于导电性评价的那些相同。
3)导热性；使用ULVAC-RIKO公司生产的稳态导热性测量设备GH-1测量导热性。
表1显示按如上所述制备的第一至第五评价热电转变部分和对比热电转变部分的评价结果。第一评价热电转变部分和第二评价热电转变部分具有各向异性传导材料层，但是在性能指数方面与对比热电转变部分可比。这意味着用于各向异性传导材料层的石墨和电荷输送材料对热电转变材料不具有不利的影响。第一评价热电转变部分和第二评价热电转变部分具有元件结构，其中通过各向异性传导材料层，将热量产生效应部分与吸热效应部分在结构上分隔，从而降低在热量产生效应部分与吸热效应部分之间传导的热量QK的量。然而，用于导热性测量的稳态导热性测量设备GH-1不能在测量中将每一个评价热电转变部分的热量产生效应部分与吸热效应部分在结构上分隔。也就是，示于表1的第一评价热电转变部分和第二评价热电转变部分的性能指数不评价允许结构分隔的元件结构的效应并且不代表元件结构的能力。另一方面，第三至第六评价热电转变部分的性能指数改进为对比热电转变部分的性能指数的50倍-150倍。这意味着热电转变元件可确保高导电性和低导热性，以通过利用空腔或绝热层和电荷输送层使每一个热电转变元件的导热部分与导电部分在结构上分隔，实现高热电转变效率。
[表1]
[实施例]
按照如下方式制备以下描述的实施例。
[实施例1]
如以下在(1-1)至(1-4)中所述制备实施方式1的元件(图1)。基本上采用与第一评价热电转变部分(参见第一评价热电转变部分的制备)相同的方式制备元件。
(1-1)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5A的等同物层的石墨片材(OTSUKA DENKI KK的产品)层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板，以得到n-型热电转变部分1N。石墨片材具有100mm×150mm侧面和50μm厚度，并通过在石墨片材的配合面上采用与板具有相同组成的n-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N和由石墨制成的各向异性传导材料层5A的双层结构。
(1-2)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5B的等同物的石墨片材层层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板，以得到p-型热电转变部分1P。石墨片材具有100mm×150mm侧面和50μm厚度，并通过在石墨片材的配合面上采用与板具有相同组成的p-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P和由石墨制成的各向异性传导材料层5B的双层结构。
(1-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(1-4)
分别在各向异性传导材料层5A和5B的上面的末端区域上排列各自由具有50mm×50mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和电极8B(参见图1)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1A(1)，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图1的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-22K。
[实施例2]
如以下在(2-1)至(2-4)中所述制备实施方式1的元件(图1)。基本上采用与第二评价热电转变部分(参见第二评价热电转变部分的制备)相同的方式制备元件。
(2-1)
通过旋涂方法，将制备以具有以下特定组成的用于形成低传导性材料层的溶液施用于作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)上，干燥，并在200℃下烧结60分钟，以除去溶剂，从而得到具有约1μm厚度的低传导性材料层。形成低传导性材料层，使得具有约5S/cm的导电性。
(对于形成n-型热电转变部分1N的低传导性材料层的溶液)
●聚碳酸酯树脂：100份
●联苯醌化合物(式1)：15份
●四氢呋喃溶剂：300份
随后，通过电阻加热蒸汽沉积方法施用电荷输送材料Alq3(三-(8B-羟基喹啉酚根)合铝：式3)，以在形成的低传导性材料层的表面上形成高传导性材料层。形成涂层，以具有约100nm的厚度和约300S/cm的面内导电性。因此，形成n-型热电转变部分1N，以具有包括低传导性材料层和高传导性材料层的n-型热电转变材料层3N和各向异性传导材料层5A的双层结构。
(2-2)
通过旋涂方法，将制备以具有以下特定组成的用于形成低传导性材料层的溶液施用于作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)上，干燥，并在200℃下烧结60分钟，以除去溶剂，从而得到具有约1μm厚度的低传导性材料层。形成低传导性材料层，使得具有约5S/cm的导电性。
(对于形成p-型热电转变部分1P的低传导性材料层的溶液)
●聚碳酸酯树脂：100份
●腙化合物(式2)：20份
●四氢呋喃溶剂：300份
随后，通过电阻加热蒸汽沉积方法施用空穴输送材料NPP(N,N-二(萘-1-基)-N,N-二苯基-联苯胺)，以在形成的低传导性材料层的表面上形成高传导性材料层。形成涂层，以具有约100nm的厚度和300S/cm的面内导电性。因此，形成p-型热电转变部分1P，以具有包括低传导性材料层和高传导性材料层的p-型热电转变材料层3P和各向异性传导材料层5B的双层结构。
(2-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(2-4)
分别在各向异性传导材料层5A和5B的上面的末端区域上排列各自由具有50mm×50mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和电极8B(参见图1)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1A(2)，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图1的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-21K。
[实施例3]
如以下在(3-1)至(3-4)中所述制备实施方式2的元件(图2)。
(3-1)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5A的等同物的石墨片材(OTSUKA DENKI KK的产品)层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板，以得到n-型热电转变部分1N。石墨片材具有100mm×150mm侧面和50μm厚度，并通过在石墨片材的热压结合表面上采用与板具有相同组成的n-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N和由石墨制成的各向异性传导材料层5A的双层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比n-型热电转变材料层3N更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分。
(3-2)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5B的等同物的石墨片材(OTSUKA DENKI KK的产品)层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板，以得到p-型热电转变部分1P。石墨片材具有100mm×150mm侧面和50μm厚度，并通过在石墨片材的热压结合表面上采用与板具有相同组成的p-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P和由石墨制成的各向异性传导材料层5B的双层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比p-型热电转变材料层3P更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分。
(3-3)
在由具有100mm×210mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(3-4)
分别在各向异性传导材料层5A和5B的延伸部分上排列各自由具有50mm×50mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和电极8B(参见图2)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1B，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图2的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-28K。
[实施例4]
如以下在(4-1)至(4-4)中所述制备实施方式3的元件(图3)。
(4-1)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5A的等同物的PGS石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板，以得到n-型热电转变部分1N。石墨片材具有100mm×150mm侧面和50μm厚度，并通过在石墨片材的热压结合表面上采用与板具有相同组成的n-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N和由石墨制成的各向异性传导材料层5A的双层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比n-型热电转变材料层3N更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分。
(4-2)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5B的等同物的PGS石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板，以得到p-型热电转变部分1P。石墨片材具有100mm×150mm侧面和50μm厚度，并通过在石墨片材的热压结合表面上采用与板具有相同组成的p-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P和由石墨制成的各向异性传导材料层5B的双层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比p-型热电转变材料层3P更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分。
(4-3)
在由具有100mm×210mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(4-4)
分别在各向异性传导材料层5A和5B的延伸部分的下面排列各自由具有50mm×50mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(参见图3)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1C，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图3的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8C与电极8D之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-29K。
[实施例5]
如以下在(5-1)至(5-4)中所述制备实施方式4的热电转变元件1D(图4)。基本上采用与第三评价热电转变部分(参见第三评价热电转变部分的制备)相同的方式制备元件。
(5-1)
通过热压结合，将作为电荷输送层5C的等同物的具有100mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至石墨片材的另一末端区域的上表面，该上表面相应于上面的石墨层5C的上表面。随后，制备作为绝缘层9的等同物的具有100mm×5mm侧面和20.5mm厚度的玻璃棉板，并且将作为绝缘层9的等同物的玻璃棉板、热电转变材料层3N的侧表面、石墨片材的剩余区域和热电转变材料层6N的侧表面结合在一起。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、由石墨制成的下面的电荷输送层5C、空腔(空气层)、由石墨制成的上面的电荷输送层5C和n-型热电转变材料层6N的五层结构。
(5-2)
通过热压结合，将作为电荷输送层5D的等同物的具有100mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至石墨片材的另一末端区域的上表面，该上表面相应于上面的石墨层5D的上表面。随后，制备作为绝缘层9的等同物的具有100mm×5mm侧面和20.5mm厚度的玻璃棉板，并将作为绝缘层9的等同物的玻璃棉板、热电转变材料层3P的侧表面、石墨片材的剩余区域和热电转变材料层6P的侧表面结合在一起。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P、由石墨制成的下面的电荷输送层5D、空腔(空气层)、由石墨制成的上面的电荷输送层5D和p-型热电转变材料层6P的五层结构。
(5-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2上结合n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P。将Al糊膏用于与传导基材2结合。由n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P的玻璃棉板制成的绝缘层9与Al基材的中心密切接触，并且在传导基材上布置，使得n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P彼此相对，之间具有绝缘层9。
(5-4)
分别在热电转变材料层6N和6P上排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(参见图4)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1D(1)，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图4的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-37K。
[实施例6]
如以下在(6-1)至(6-4)中所述制备实施方式5的热电转变元件1E(图5)。基本上采用与第四评价热电转变部分(参见第四评价热电转变部分的制备)相同的方式制备元件。
(6-1)
通过热压结合，将作为电荷输送层5C的等同物的具有100mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板。随后，将作为绝热层4A的等同物的具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板的下表面结合至在石墨层的层压区域，并将石墨片材的剩余的区域结合至作为绝热层4A的等同物的玻璃棉板的侧表面和上表面。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至石墨片材的上表面，该上表面相应于石墨层的最上面的区域。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、由石墨制成的下面的电荷输送层5C、绝热层4A、由石墨制成的上面的电荷输送层5C和n-型热电转变材料层6N的五层结构。
(6-2)
通过热压结合，将作为电荷输送层5D的等同物的具有100mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板。随后，将作为绝热层4B的等同物的具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板的下表面结合至石墨层的层压区域，并将石墨片材的剩余区域结合至作为绝热层4B的等同物的玻璃棉板的侧表面和上表面。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至石墨片材的上表面，该上表面相应于石墨层的最上面的区域。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P、由石墨制成的下面的电荷输送层5D、绝热层4B、由石墨制成的上面的电荷输送层5D和p-型热电转变材料层6P的五层结构。
(6-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和20.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(6-4)
分别在热电转变材料层6N和6P上排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(参见图5)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1E，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图5的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-36K。
[实施例7]
如以下在(7-1)至(7-4)中所述制备实施方式6的热电转变元件1F(图6)。
(7-1)
通过热压结合，将作为电荷输送层5C的等同物的具有100mm×210mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×100mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板。随后，将作为绝热层4A的等同物的具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板的下表面结合至石墨层的层压区域，并将石墨片材的剩余区域结合至玻璃棉板的侧表面和上表面。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×100mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至石墨片材的上表面，该上表面相应于石墨层的最上面的区域，并通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5A的等同物的具有100mm×150mm侧面和50μm厚度的石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层6N的等同物的板，以得到n-型热电转变部分1N。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、下面的电荷输送层5C、绝热层4A、上面的电荷输送层5C、n-型热电转变材料层6N和各向异性传导材料层5A的六层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比n-型热电转变材料层6N更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分。
(7-2)
通过热压结合，将作为电荷输送层5D的等同物的具有100mm×210mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×100mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板。随后，将作为绝热层4B的等同物的具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板的下表面结合至石墨层的层压区域，并将石墨片材的剩余区域结合至玻璃棉板的侧表面和上表面。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至石墨片材的上表面，该上表面相应于石墨层的最上面的区域，并通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5B的等同物的具有100mm×150mm侧面和50μm厚度的石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层6P的等同物的板，以得到p-型热电转变部分1P。如上所述，形成p-型热电转变部分，以具有p-型热电转变材料层3P、下面的电荷输送层5D、绝热层4B、上面的电荷输送层5D、p-型热电转变材料层6P和各向异性传导材料层5B的六层结构。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。在该结构的情况下，石墨片材具有比p-型热电转变材料层6P更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分。
(7-3)
在由具有100mm×210mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和20.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(7-4)
分别在各向异性传导材料层5A和5B的延伸部分上排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(参见图6)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1F，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图6的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-39K。
[实施例8]
如以下在(8-1)至(8-4)中所述制备实施方式7的热电转变元件1G(图7)。基本上采用与第五评价热电转变部分(参见第五评价热电转变部分的制备)相同的方式制备元件。
(8-1)
制备具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的并且在整个面积中具有直径为2mm、节距为10mm的通孔的玻璃棉板作为绝热层4A的等同物，并且玻璃棉板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。将涂布有电荷输送材料的玻璃棉板结合至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至玻璃棉板的上表面。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、绝热层4A和n-型热电转变材料层6N的三层结构。
(8-2)
制备具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的并且在整个面积中具有直径为2mm、节距为10mm的通孔的玻璃棉板作为绝热层4B的等同物，并且玻璃棉板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。将涂布有电荷输送材料的玻璃棉板结合至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至玻璃棉板的上表面。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P、绝热层4B和p-型热电转变材料层6P的三层结构。
(8-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和20.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(8-4)
分别在热电转变材料层6N和6P上排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(参见图7)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1G，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图7的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-35K。
[实施例9]
如以下在(9-1)至(9-4)中所述制备实施方式8的热电转变元件1H(图8)。
(9-1)
制备具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的并且在整个面积中具有直径为2mm、节距为10mm的通孔的玻璃棉板作为绝热层4A的等同物，并且玻璃棉板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。将涂布有电荷输送材料的玻璃棉板结合至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板。随后，通过热压结合，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×100mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至玻璃棉板的上表面，并将作为各向异性传导材料层5A的等同物的具有100mm×150mm侧面和50μm厚度的石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层6N的等同物的板，以得到n-型热电转变部分1N。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、绝热层4A、n-型热电转变材料层6N和各向异性传导材料层5A的四层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比n-型热电转变材料层6N更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分。
(9-2)
制备具有100mm×100mm侧面和10mm厚度的并且在整个面积中具有直径为1mm、节距为5mm的通孔的玻璃棉板作为绝热层4B的等同物，并且玻璃棉板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。将涂布有电荷输送材料的玻璃棉板结合至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×100mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板。随后，通过热压结合，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至玻璃棉板的上表面，并将作为各向异性传导材料层5B的等同物的具有100mm×150mm侧面和50μm厚度的石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层6P的等同物的板，以得到p-型热电转变部分1P。如上所述，形成p-型热电转变部分，以具有p-型热电转变材料层3P、绝热层4B、p-型热电转变材料层6P和各向异性传导材料层5B的四层结构。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。在该结构的情况下，石墨片材具有比p-型热电转变材料层6P更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分。
(9-3)
在由具有100mm×210mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和20.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(9-4)
分别在各向异性传导材料层5A和5B的延伸部分上排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(参见图8)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1H，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图8的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-38K。
[实施例10]
如以下在(10-1)至(10-4)中所述制备实施方式9的热电转变元件1I(图9)。利用以下用于形成绝热层的糊膏1形成用于该实施例的多孔绝热材料板。对于其制备方法，参见实施方式9。
[用于形成绝热层的糊膏1的制剂(重量份)]
●由玻璃棉板得到的绝热材料粉末：100份
●三聚氰胺树脂：60份
●聚甲基丙烯酸甲酯：40份
●萜品醇：15份
●乙基纤维素：5份
(10-1)
制备具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的多孔绝热材料板作为绝热层4C的等同物，并且绝热材料板的顶表面和底表面以及孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。将涂布有电荷输送材料的绝热材料板结合至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至绝热材料板的上表面。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、绝热层4C和n-型热电转变材料层6N的三层结构。
(10-2)
制备具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的多孔绝热材料板作为绝热层4D的等同物，并且绝热材料板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。将涂布有电荷输送材料的绝热材料板结合至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至绝热材料板的上表面。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P、绝热层4D和n-型热电转变材料层6P的三层结构。
(10-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心上形成由具有100mm×10mm侧面和20.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，在传导基材2上排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(10-4)
分别在热电转变材料层6N和6P上排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(参见图9)。
接着，将电压/电流施用于如上所述制备的热电转变元件1I，随后检查温度变化，以评价元件。将热电偶设定在示于图7的温度测量点TP，并在25℃的室温和50%相对湿度的环境下，在电极8A与电极8B之间施用8V/8A的电压/电流。此时，在温度测量点TP的温度变化为ΔT：-35K。
[实施例11]
制备并评价用于热电发电的实施方式10的热电转变发电装置1J(图10)。
如在实施方式10中所述，热电转变发电装置1J为有助于发电的第一热电转变元件1Q与用作帕尔贴元件的第二热电转变元件10A和第三热电转变元件10B的组合，用于使第一热电转变元件得到稳定的温差。
第一热电转变元件1Q为对比实施方式1的具有常规结构的热电转变元件(图16)并且如以下在(11-1)至(11-4)中所述制备。
(11-1)
使用具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板作为n-型热电转变材料层3N，形成n-型热电转变部分1N。
(11-2)
使用具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板作为p-型热电转变材料层3P，形成p-型热电转变部分1P。
(11-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心的下面形成由具有100mm×10mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，并在传导基材2的下面排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(11-4)
分别在热电转变材料层3N和3P的下面排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B，之间具有绝缘层9，并且分别在电极8A和8B的下面排列用作帕尔贴元件的第二热电转变元件10A和第三热电转变元件10B。(参见图10和图16)
如以下在(11-5)至(11-8)中所述制备用作图10的装置的帕尔贴元件的第二热电转变元件10A和第三热电转变元件10B。由于帕尔贴元件10A和10B具有与实施例3(图2，实施方式2的元件)相同的基本结构，其描述将参考图2和图10。图14为制备的帕尔贴元件10A的透视图。
(11-5)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5A的等同物的石墨片材(OTSUKA DENKI KK的产品)层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有45mm×150mm侧面和10mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板的下表面，以得到n-型热电转变部分。石墨片材具有45mm×325mm的侧面和50μm的厚度，并通过在石墨片材的热压结合表面上采用与板具有相同组成的n-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N和由石墨制成的各向异性传导材料层5A的双层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比n-型热电转变材料层3N更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分。
(11-6)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5B的等同物的石墨片材(OTSUKA DENKI KK的产品)层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有45mm×150mm侧面和10mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板的下表面，以得到p-型热电转变部分。石墨片材具有45mm×325mm的侧面和50μm的厚度，并通过在石墨片材的热压结合表面上采用与板具有相同组成的p-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P和由石墨制成的各向异性传导材料层5B的双层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比p-型热电转变材料层3P更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分。
(11-7)
在由具有100mm×150mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2(图10中的10AL和10BL)的中心上形成由具有10mm×150mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，并在传导基材2的下面排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(11-8)
在分别从各向异性传导材料层5A和5B的层压部分突出的延伸部分的末端区域的下面排列各自由具有45mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(图10中的10AH和10BH)(参见图2、图10和图14)。
将如上所述制备的帕尔贴元件10A和10B的顶表面和底表面用厚度为100μm的PET膜(杜邦帝人薄膜日本有限公司的产品)覆盖并绝缘。
将示于图10的帕尔贴元件10A和10B的吸热效应部分(电极10AL和10BL)布置与有助于发电的热电转变元件1Q的低温效应部分(电极8A和8B)接触，并将帕尔贴元件10A和10B的热量产生效应部分(电极10AH和10BH)布置与热电转变元件1Q的高温效应部分(传导基材2)接触，以形成热电转变发电装置1J。
评价如上所述制备的热电转变发电装置1J的热电发电性质。热电转变元件1Q的高温效应部分(传导基材2)和低温效应部分(电极8A和8B)给定的温差ΔT为350(K)，将2V/2A的电压/电流施用于各自的帕尔贴元件10A和10B，以连续驱动元件，同时检测和评价在热电转变发电元件1Q的电极8A与电极8B之间产生的电压/电流。对于8W的总动力输入，平均检测约9.4W的动力输出。
[实施例12]
制备并评价用于热电发电的实施方式11的热电转变发电装置1K(图11)。
如在实施方式11中描述的，热电转变发电装置1K为有助于发电的第一热电转变元件1D与用作帕尔贴元件的第二热电转变元件20A和第三热电转变元件20B的组合，用于使第一热电转变元件得到稳定的温差。
第一热电转变元件1D为实施例5的元件(实施方式4，图4)，并且如以下在(12-1)至(12-4)中所述制备。
(12-1)
通过热压结合，将作为电荷输送层5C的等同物的具有100mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板的下表面。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至石墨片材的另一末端区域的下表面，该下表面相应于下面的石墨层5C的下表面。随后，制备具有100mm×5mm侧面和20.5mm厚度的玻璃棉板作为绝缘层9的等同物，并且将作为绝缘层9的等同物的玻璃棉板、热电转变材料层3N的侧表面、石墨片材的剩余区域和热电转变材料层6N的侧表面结合在一起。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、上面的电荷输送层5C、空腔(空气层)、下面的电荷输送层5C和n-型热电转变材料层6N的五层结构。
(12-2)
通过热压结合，将作为电荷输送层5D的等同物的具有100mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板的下表面。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至石墨片材的另一末端区域的下表面，该下表面相应于下面的石墨层5D的下表面。随后，制备具有100mm×5mm侧面和20.5mm厚度的玻璃棉板作为绝缘层9的等同物，并且将作为绝缘层9的等同物的玻璃棉板、热电转变材料层3P的侧表面、石墨片材的剩余区域和热电转变材料层6P的侧表面结合在一起。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P、由石墨制成的上面的电荷输送层5D、空腔(空气层)、由石墨制成的下面的电荷输送层5D和p-型热电转变材料层6P的五层结构。
(12-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的下面结合n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P。为了结合，使用Bi-Te材料的糊膏。将由n-型热电转变部分和p-型热电转变部分的玻璃棉板制成的绝缘层9与Al基材的中心密切接触并且在传导基材2的下面排列，使得n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(12-4)
分别在热电转变材料层6N和6P的下面排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B，并分别在电极8A和8B的下面排列用作帕尔贴元件的第二热电转变元件20A和第三热电转变元件20B(参见图4和图11)。
如以下在(12-5)至(12-8)中所述制备用作图11的装置的帕尔贴元件的第二热电转变元件20A和第三热电转变元件20B。
由于帕尔贴元件20A和20B具有与实施例4相同的基本结构(图3，实施方式3的元件)，其描述将参考图3和图11。(参见图14：帕尔贴元件10A的透视图)
(12-5)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5A的等同物的PGS石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有45mm×150mm侧面和10mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板的下表面，以得到n-型热电转变部分。石墨片材具有45mm×335mm的侧面和50μm的厚度，并通过在石墨片材的热压配合面上采用与板具有相同组成的n-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N和由石墨制成的各向异性传导材料层5A的双层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比n-型热电转变材料层3N更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分。
(12-6)
通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5B的等同物的PGS石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有45mm×150mm侧面和10mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板的下表面，以得到p-型热电转变部分。石墨片材具有45mm×335mm的侧面和50μm的厚度，并通过在石墨片材的热压配合面上采用与板具有相同组成的p-型Bi-Te材料的糊膏形成厚度为约10μm的Bi-Te材料层，使Bi-Te材料板与石墨片材密切接触，并热压它们而层压。因此，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P和由石墨制成的各向异性传导材料层5B的双层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比p-型热电转变材料层3P更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分。
(12-7)
在由具有100mm×150mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2(图11中的20AL和20BL)的中心上形成由具有10mm×150mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，并在传导基材2的下面排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(12-8)
分别在各向异性传导材料层5A和5B的延伸部分的末端区域上排列各自由具有45mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(图11中的20AH和20BH)(参见图3、图11和图14)。
将如上所述制备的帕尔贴元件20A和20B的顶表面和底表面用厚度为100μm的PET膜(杜邦帝人薄膜日本有限公司的产品)覆盖并绝缘。
将示于图11的帕尔贴元件20A和20B的吸热效应部分(电极20AL和20BL)布置与有助于发电的热电转变元件1D的低温效应部分(电极8A和8B)接触，并将帕尔贴元件20A和20B的热量产生效应部分(电极20AH和20BH)布置与热电转变元件1D的高温效应部分(传导基材2)接触，以形成热电转变发电装置1K。
评价如上所述制备的热电转变发电装置1K的热电发电性质。热电转变元件1D的高温效应部分(传导基材2)和低温效应部分(电极8A和8B)给定的温差ΔT为35(K)，将2V/2A的电压/电流施用于各自的帕尔贴元件20A和20B，以连续驱动元件，同时检测和评价在热电转变发电元件1D的电极8A与电极8B之间产生的电压/电流。对于8W的总动力输入，平均检测约16.1W的动力输出。
[实施例13]
制备并评价用于热电发电的实施方式12的热电转变发电装置1L(图12)。
如在实施方式12中描述的，热电转变发电装置1L为有助于发电的第一热电转变元件1E与用作帕尔贴元件的第二热电转变元件30A和第三热电转变元件30B的组合，用于使第一热电转变元件得到稳定的温差。
第一热电转变元件1E为实施例6的元件(实施方式5，图5)，并且如以下在(13-1)至(13-4)中所述制备。
(13-1)
通过热压结合，将作为电荷输送层5C的等同物的具有100mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板的下表面。随后，在石墨层的层压区域的下面结合作为绝热层4A的等同物的具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板的上表面，并将石墨片材的剩余区域结合至作为绝热层4A的等同物的玻璃棉板的侧表面和下表面。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至石墨层的下表面，该下表面相应于石墨层的最低区域。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、由石墨制成的上面的电荷输送层5C、绝热层4A、由石墨制成的下面的电荷输送层5C和n-型热电转变材料层6N的五层结构。
(13-2)
通过热压结合，将作为电荷输送层5D的等同物的具有100mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板的下表面。随后，在石墨层的层压区域的下面结合作为绝热层4B的等同物的具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板的上表面，并将石墨片材的剩余区域结合至作为绝热层4B的等同物的玻璃棉板的侧表面和下表面。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至石墨层的下表面，该下表面相应于石墨层的最低区域。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P、由石墨制成的下面的电荷输送层5D、绝热层4B、由石墨制成的上面的电荷输送层5D和p-型热电转变材料层6P的五层结构。
(13-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心的下面形成由具有100mm×10mm侧面和20.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，并在传导基材2的下面排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(13-4)
分别在热电转变材料层6N和6P的下面排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B，并分别在电极8A和8B的下面排列用作帕尔贴元件的第二热电转变元件30A和第三热电转变元件30B(参见图5和图12)。
如以下在(13-5)至(13-8)中所述制备用作图12的装置的帕尔贴元件的第二热电转变元件30A和第三热电转变元件30B。由于帕尔贴元件30A和30B具有与实施例7相同的基本结构(图6，实施方式6的元件)，其描述将参考图6和图12。图15为制备的帕尔贴元件30A的透视图。
(13-5)
通过热压结合，将作为电荷输送层5C的等同物的具有45mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3N的等同物的具有45mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板的下表面。随后，在石墨层的层压区域的下面结合作为绝热层4A的等同物的具有45mm×150mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板的上表面，并将石墨片材的剩余区域结合至玻璃棉板的侧表面和下表面。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有45mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至石墨片材的下表面，该下表面相应于石墨层的最低区域，并通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5A的等同物的具有45mm×220mm侧面和50μm厚度的石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层6N的等同物的板的下表面，以得到n-型热电转变部分1N。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、上面的电荷输送层5C、绝热层4A、下面的电荷输送层5C、n-型热电转变材料层6N和各向异性传导材料层5A的六层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比n-型热电转变材料层6N更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分。
(13-6)
通过热压结合，将作为电荷输送层5D的等同物的具有45mm×310mm侧面和50μm厚度的PGS石墨片材(松下公司的产品)的一个末端区域层压至作为热电转变材料层3P的等同物的具有45mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板的下表面。随后，在石墨层的层压区域的下面结合作为绝热层4B的等同物的具有45mm×150mm侧面和10mm厚度的玻璃棉板的上表面，并将石墨片材的剩余区域结合至玻璃棉板的侧表面和下表面。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有45mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至石墨片材的下表面，该下表面相应于石墨层的最低区域，并通过热压结合，将作为各向异性传导材料层5B的等同物的具有45mm×220mm侧面和50μm厚度的石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层6P的等同物的板的下表面，以得到p-型热电转变部分1P。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成p-型热电转变部分，以具有p-型热电转变材料层3P、上面的电荷输送层5D、绝热层4B、下面的电荷输送层5D、p-型热电转变材料层6P和各向异性传导材料层5B的六层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比p-型热电转变材料层6P更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分。
(13-7)
在由具有100mm×150mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2(图12中的30AL和30BL)的中心上形成由具有10mm×150mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，并在传导基材2的下面排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(13-8)
在分别从各向异性传导材料层5A和5B的层压部分突出的延伸部分的末端区域的下面排列各自由具有45mm×20mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(图12中的30AH和30BH)(参见图6、图12和图15)。
将如上所述制备的帕尔贴元件30A和30B的顶表面和底表面用厚度为100μm的PET膜(杜邦帝人薄膜日本有限公司的产品)覆盖并绝缘。
将示于图12的帕尔贴元件30A和30B的吸热效应部分(电极30AL和30BL)布置与有助于发电的热电转变元件1E的低温效应部分(电极8A和8B)接触，并将帕尔贴元件30A和30B的热量产生效应部分(电极30AH和30BH)布置与在热电转变元件1E的高温效应部分(传导基材2)上布置的对象物接触，以形成热电转变发电装置1L。
评价如上所述制备的热电转变发电装置1L的热电发电性质。热电转变元件1E的高温效应部分(对象物)和低温效应部分(电极8A和8B)特定的温差ΔT为35(K)，将2V/2A的电压/电流施用于各自的帕尔贴元件30A和30B，以连续驱动元件，同时检测和评价在热电转变发电元件1E的电极8A与电极8B之间产生的电压/电流。对于8W的总动力输入，平均检测约15.7W的动力输出。
[实施例14]
制备并评价用于热电发电的实施方式13的热电转变发电装置1M(图13)。
如在实施方式13中描述的，热电转变发电装置1M为有助于发电的第一热电转变元件1G与用作帕尔贴元件的第二热电转变元件40A和第三热电转变元件40B的组合，用于使第一热电转变元件得到稳定的温差。
第一热电转变元件1G为实施例的元件8(实施方式7，图7)，并且如以下在(14-1)至(14-4)中所述制备。
(14-1)
制备具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的并且在整个面积中具有直径为2mm、节距为10mm的通孔的玻璃棉板作为绝热层4A的等同物，并且玻璃棉板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。在作为热电转变材料层3N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板的下面结合涂布有电荷输送材料的玻璃棉板。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至玻璃棉板的下表面。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、绝热层4A和n-型热电转变材料层6N的三层结构。
(14-2)
制备具有100mm×150mm侧面和10mm厚度的并且在整个面积中具有直径为2mm、节距为10mm的通孔的玻璃棉板作为绝热层4B的等同物，并且玻璃棉板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。在作为热电转变材料层3P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板的下面结合涂布有电荷输送材料的玻璃棉板。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有100mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至玻璃棉板的下表面。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成p-型热电转变部分1P，以具有p-型热电转变材料层3P、绝热层4B和p-型热电转变材料层6P的三层结构。
(14-3)
在由具有100mm×310mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2的中心的下面形成由具有100mm×10mm侧面和20.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，并在传导基材2的下面排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(14-4)
分别在热电转变材料层6N和6P的下面排列各自由具有100mm×150mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B，并分别在电极8A和8B的下面排列用作帕尔贴元件的第二热电转变元件40A和第三热电转变元件40B(参见图7和图13)。
用作图13的装置的帕尔贴元件的第二热电转变元件40A和第三热电转变元件40B如以下在(14-5)至(14-8)中所述制备。由于帕尔贴元件40A和40B具有与实施例9相同的基本结构(图8，实施方式8的元件)，其描述将参考图8和图13(参见图15：帕尔贴元件30A的透视图)。
(14-5)
制备具有45mm×150mm侧面和10mm厚度的并且在整个面积中具有直径为2mm、节距为10mm的通孔的玻璃棉板作为绝热层4A的等同物，并且玻璃棉板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。在作为热电转变材料层3N的等同物的具有45mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板的下面结合涂布有电荷输送材料的玻璃棉板。随后，将作为热电转变材料层6N的等同物的具有45mm×150mm侧面和5mm厚度的n-型热电转变材料(Bi2Te2.7Se0.3)的板层压至玻璃棉板的下表面，并通过热压缩结合，将作为各向异性传导材料层5A的等同物的具有45mm×345mm侧面和50μm厚度的石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层6N的等同物的板的下表面，以得到n-型热电转变部分1N。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。如上所述，形成n-型热电转变部分1N，以具有n-型热电转变材料层3N、绝热层4A、n-型热电转变材料层6N和各向异性传导材料层5A的四层结构。在该结构的情况下，石墨片材具有比n-型热电转变材料层6N更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5A具有从层压部分突出的延伸部分。
(14-6)
制备具有45mm×150mm侧面和10mm厚度的并且在整个面积中具有直径为1mm、节距为5mm的通孔的玻璃棉板作为绝热层4B的等同物，并且玻璃棉板的顶表面和底表面以及通孔的内部涂布有结晶石墨和石墨烯的混合物的层，所述石墨烯在1100℃下通过蒸汽气相方法，使用乙炔作为原料合成。在作为热电转变材料层3P的等同物的具有45mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板的下面结合涂布有电荷输送材料的玻璃棉板。随后，将作为热电转变材料层6P的等同物的具有45mm×150mm侧面和5mm厚度的p-型热电转变材料(Bi0.5Sb1.5Te3)的板层压至玻璃棉板的下表面层压，并通过热压缩结合，将作为各向异性传导材料层5B的等同物的具有45mm×345mm侧面和50μm厚度的石墨片材(松下公司的产品)层压至作为热电转变材料层6P的等同物的板的下表面，以得到p-型热电转变部分1P。如上所述，形成p-型热电转变部分，以具有p-型热电转变材料层3P、绝热层4B、p-型热电转变材料层6P和各向异性传导材料层5B的四层结构。为了结合，使用以上提及的Bi-Te材料的糊膏。在该结构的情况下，石墨片材具有比p-型热电转变材料层6P更宽的宽度，因此各向异性传导材料层5B具有从层压部分突出的延伸部分。
(14-7)
在由具有100mm×150mm侧面和0.4mm厚度的Al板制成的传导基材2(图13中的40AL和40BL)的中心上形成由具有10mm×150mm侧面和10.5mm高度的玻璃棉板制成的绝缘层9，并在传导基材2的下面排列n-型热电转变部分1N和p-型热电转变部分1P，使得它们彼此相对，之间具有绝缘层9。将Al糊膏用于与传导基材2结合。
(14-8)
在分别从各向异性传导材料层5A和5B的层压部分突出的延伸部分的末端区域的下面排列各自由具有45mm×20mm侧面和0.2mm厚度的Al板制成的电极8A和8B(图13中的40AH和40BH)(参见图8、图13和图15)。
将如上所述制备的帕尔贴元件40A和40B的顶表面和底表面用厚度为100μm的PET膜(杜邦帝人薄膜日本有限公司的产品)覆盖并绝缘。
将示于图13的帕尔贴元件40A和40B的吸热效应部分(电极40AL和40BL)布置与有助于发电的热电转变元件1G的低温效应部分(电极8A和8B)接触，并将帕尔贴元件40A和40B的热量产生效应部分(电极40AH和40BH)布置与热电转变元件1G的高温效应部分(传导基材2)接触，以形成热电转变发电装置1M。
评价如上所述制备的热电转变发电装置1M的热电发电性质。热电转变元件1E的高温效应部分(对象物)和低温效应部分(电极8A和8B)特定的温差ΔT为35(K)，将2V/2A的电压/电流施用于各自的帕尔贴元件40A和40B，以连续驱动元件，同时检测和评价在热电转变发电元件1E的电极8A与电极8B之间产生的电压/电流。对于8W的总动力输入，平均检测约15.8W的动力输出。
上述实施方式1-9的热电转变元件可独立使用，或者两种或更多种热电转变元件可组合以形成热电转变发电装置。组合不局限于在本说明书中描述的实施例，并且例如可为由实施方式3的热电转变元件1B和实施方式5的热电转变元件1E形成的热电转变发电装置或由实施方式4的热电转变元件1D和实施方式8的热电转变元件1H形成的热电转变发电装置。
附图标记描述
1A，1B，1C，1D，1E，1F，1G，1H，1I：本发明的热电转变元件
1J，1K，1L，1M：本发明的热电转变发电装置
1Q：常规的热电转变元件
1N：n-型热电转变部分
1P：p-型热电转变部分
2：传导基材(第一电极)
3N：n-型热电转变材料层
3P：p-型热电转变材料层
4A，4C：第一绝热层
4B，4D：第二绝热层
5A：第一各向异性传导材料层
5B：第二各向异性传导材料层
5C：第一电荷输送层
5D：第二电荷输送层
6N：n-型热电转变材料层
6P：p-型热电转变材料层
7A：第一通孔
7B：第二通孔
8A：第二电极
8B：第三电极
9：绝缘层
10A，20A，30A，40A：第二热电转变元件(帕尔贴元件)
10B，20B，30B，40B：第三热电转变元件(帕尔贴元件)
10AL，10BL，20AL，20BL，30AL，30BL，40AL，40BL：第一电极
10AH，10BH，20AH，20BH，30AH，30BH，40AH，40BH：第二电极或第三电极
10AG，10BG，20AG，20BG，30AG，30BG，40AG，40BG：延伸部分(各向异性传导材料层的延伸部分)
100：热电转变元件
120，121，180：电极
130：n-型热电半导体
131：p-型热电半导体
TP：温度测量点
Claims (13)
1.一种包括热电转变部分和电极的热电转变元件，
其中，所述热电转变部分包括至少：热电转变材料部分或由热电转变材料形成的热电转变材料层；和电荷输送部分或由具有至少半导体导电性质和金属导电性质二者的电荷输送材料形成的电荷输送层。
2.根据权利要求1所述的热电转变元件，其中，所述电荷输送材料选自由石墨、结晶石墨和石墨烯组成的组。
3.根据权利要求1或2所述的热电转变元件，其中，所述电荷输送层为关于传导性具有各向异性的各向异性传导材料层，并且比起在厚度方向的导电性，所述各向异性传导材料层在平面方向具有更大的导电性。
4.根据权利要求3所述的热电转变元件，其中，所述热电转变元件包括所述热电转变部分和所述电极，
其中，所述热电转变部分包括至少：所述热电转变材料部分或由所述热电转变材料形成的所述热电转变材料层；和由具有选自由电子输送材料和空穴输送材料组成的组的半导体导电性质的电荷输送材料形成的各向异性传导材料层。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的热电转变元件，其中，所述热电转变元件包括所述热电转变部分，所述热电转变部分包括至少所述热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构，
其中，所述热电转变部分的各向异性传导材料层包括从所述层压结构突出的延伸部分，并且在所述延伸部分上提供所述电极。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的热电转变元件，其中，所述热电转变元件包括所述热电转变部分，所述热电转变部分包括至少下面的热电转变材料层、下面的电荷输送层、上面的电荷输送层和上面的热电转变材料层，
其中，所述热电转变部分的所述下面的电荷输送层和所述上面的电荷输送层沿着所述热电转变部分的侧表面通过一定间距隔开并彼此连续，并且形成一个电荷输送层。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的热电转变元件，其中，所述热电转变元件包括：
n-型热电转变部分和p-型热电转变部分，各自包括至少热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构；
关于层压方向在所述n-型热电转变部分和p-型热电转变部分下面排列的第一电极，其中，所述第一电极延伸到所述n-型热电转变部分和p-型热电转变部分之上；和
分别在所述n-型热电转变部分和p-型热电转变部分上排列的第二电极和第三电极，
其中，所述n-型热电转变部分的各向异性传导材料层包括从层压结构突出的延伸部分，并且在所述n-型热电转变部分的延伸部分的一部分上提供所述第二电极，和
所述p-型热电转变部分的各向异性传导材料层包括从层压结构突出的延伸部分，并且在所述p-型热电转变部分的延伸部分的一部分上提供所述第三电极。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的热电转变元件，其中，所述热电转变元件包括：
n-型热电转变部分和p-型热电转变部分，各自包括至少热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构；
关于层压方向在所述n-型热电转变部分和p-型热电转变部分下面排列的第一电极，其中，所述第一电极延伸到所述n-型热电转变部分和p-型热电转变部分之上；和
分别在所述n-型热电转变部分和p-型热电转变部分上排列的第二电极和第三电极，
其中，每一个热电转变部分包括至少下面的热电转变材料层、下面的电荷输送层、上面的电荷输送层和上面的热电转变材料层，和
所述热电转变部分的所述下面的电荷输送层和所述上面的电荷输送层沿着所述热电转变部分的侧表面通过一定间距隔开并彼此连续，并且形成一个电荷输送层。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的热电转变元件，其中，所述热电转变元件包括所述热电转变部分和所述电极，
其中，所述热电转变部分包括至少热电转变材料部分或热电转变材料层、电荷输送部分或电荷输送层，和
其中，所述热电转变部分还包括绝热层。
10.根据权利要求1-3和8中任意一项所述的热电转变元件，其中，所述热电转变元件包括所述热电转变部分，所述热电转变部分包括层压结构，其中下面的热电转变材料层、下面的电荷输送层、绝热层、上面的电荷输送层和上面的热电转变材料层依次层压，
其中，所述热电转变部分的所述下面的电荷输送层和所述上面的电荷输送层沿着所述绝热层的侧表面彼此连续并且形成一个电荷输送层。
11.根据权利要求1-3和9中任意一项所述的热电转变元件，其中，所述热电转变元件包括所述热电转变部分，所述热电转变部分包括层压结构，其中下面的热电转变材料层、绝热层和上面的热电转变材料层依次层压，
其中，所述热电转变部分的绝热层包括通孔，并且所述通孔提供有电荷输送材料，使得所述绝热层用作绝热层并用作电荷输送部分。
12.一种热电转变发电装置，所述装置包括至少彼此组合的热电转变发电元件和帕尔贴元件，
其中，所述帕尔贴元件吸收所述热电转变发电元件的低温效应部分的热量，并向所述热电转变发电元件的高温效应部分或向与所述高温效应部分接触的用作热量储器的对象物释放热量，并且所述热电转变发电元件产生电力。
13.根据权利要求12所述的热电转变发电装置，
其中，所述帕尔贴元件为根据权利要求5或7所述的包括热电转变部分的热电转变元件，所述热电转变部分包括至少热电转变材料层和各向异性传导材料层的层压结构，和
所述各向异性传导材料层包括从所述层压结构突出的延伸部分，和
其中，所述热电转变元件为根据权利要求1-11中任意一项所述的热电转变元件，所述热电转变元件包括热电转变部分和电极，和
所述热电转变部分包括至少热电转变材料部分或热电转变材料层和电荷输送部分或电荷输送层。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN104852051A (zh) * | 2014-02-14 | 2015-08-19 | 东丽先端材料研究开发（中国）有限公司 | 一种石墨烯粉末及制备方法与含石墨烯粉末的锂离子电池 |
| US20180203139A1 (en) * | 2015-07-30 | 2018-07-19 | Kaneka Corporation | Graphite sheet for beam sensor, electrode for beam sensor using same, and beam sensor |
| US10193047B2 (en) | 2015-08-14 | 2019-01-29 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Electronic assemblies incorporating heat flux routing structures for thermoelectric generation |
| EP3439051A1 (en) | 2016-03-31 | 2019-02-06 | Sumitomo Chemical Company, Ltd. | Compound and thermoelectric conversion material |
| CN105870314B (zh) * | 2016-04-26 | 2018-08-07 | 桂林电子科技大学 | 一种柔性硅基纳米薄膜热电器件 |
| TWI608639B (zh) | 2016-12-06 | 2017-12-11 | 財團法人工業技術研究院 | 可撓熱電結構與其形成方法 |
| DE102017203643A1 (de) * | 2017-03-07 | 2018-09-13 | Mahle International Gmbh | Verfahren zum Herstellen von thermoelektrischen Bausteinen |
| KR102335989B1 (ko) * | 2017-11-29 | 2021-12-07 | 현대자동차주식회사 | 열전 모듈 시트 및 이를 포함하는 열전 모듈 조립체 |
| US10627163B1 (en) * | 2019-06-06 | 2020-04-21 | Vasily Jorjadze | System and method for heating materials |
| US12239020B2 (en) * | 2020-03-25 | 2025-02-25 | Lintec Corporation | Thermoelectric conversion module |
| CN113203493B (zh) * | 2021-04-30 | 2022-07-19 | 西安邮电大学 | 温度探测装置 |
| CN114703499B (zh) * | 2022-03-21 | 2023-07-21 | 昆明理工大学 | 电解水析氢电极、电解水制氢装置及方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004056054A (ja) * | 2002-07-24 | 2004-02-19 | Toshiba Elevator Co Ltd | 半導体スイッチ装置 |
| CN1768432A (zh) * | 2003-03-13 | 2006-05-03 | 恩尼库股份有限公司 | 固态能量转换器 |
| CN101447548A (zh) * | 2008-12-26 | 2009-06-03 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 热电器件的制作方法 |
| JP2010192780A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Fujitsu Ltd | 熱電変換素子 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2928253A (en) * | 1958-04-07 | 1960-03-15 | Whirlpool Co | Thermoelectric apparatus for cooling and heating liquids |
| US3330703A (en) * | 1962-05-18 | 1967-07-11 | Podolsky Leon | Thermoelectric elements of oriented graphite containing spaced bands of metal atoms |
| US3305405A (en) * | 1963-07-17 | 1967-02-21 | Charles P Jamieson | Graphite thermocouples and method of making |
| US3391030A (en) * | 1964-07-28 | 1968-07-02 | Monsanto Res Corp | Graphite containing segmented theremoelement and method of molding same |
| US3931673A (en) * | 1969-10-08 | 1976-01-13 | The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration | Aluminum for bonding Si-Ge alloys to graphite |
| DE3689200T2 (de) | 1985-03-22 | 1994-05-19 | Sharp Kk | Verfahren zur thermoelektrischen Umwandlung. |
| JPH08335722A (ja) | 1995-06-08 | 1996-12-17 | Ngk Insulators Ltd | 熱電変換モジュール |
| JPH09162448A (ja) * | 1995-12-12 | 1997-06-20 | Tonen Corp | 熱電素子 |
| JPH10190071A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-07-21 | Aisin Seiki Co Ltd | 多段電子冷却装置 |
| JP3918279B2 (ja) * | 1997-02-28 | 2007-05-23 | アイシン精機株式会社 | 多段電子冷却装置及びその製造方法 |
| JP3447915B2 (ja) * | 1997-04-28 | 2003-09-16 | シャープ株式会社 | 熱電素子及びそれを用いた熱電素子モジュール |
| CN1257343C (zh) * | 1998-05-14 | 2006-05-24 | Yyl株式会社 | 发电设备 |
| US7363358B2 (en) * | 2002-05-09 | 2008-04-22 | Gateway Inc. | Transporting a WAN configuration from a PC to a residential gateway |
| US20060016248A1 (en) * | 2004-07-26 | 2006-01-26 | Kevin Walsh | Thermoelectric Circuits Utilizing Series Isothermal Heterojunctions |
| US20070101737A1 (en) * | 2005-11-09 | 2007-05-10 | Masao Akei | Refrigeration system including thermoelectric heat recovery and actuation |
| JP2009141079A (ja) | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Jr Higashi Nippon Consultants Kk | 熱電素子モジュール |
| WO2010065082A1 (en) * | 2008-12-04 | 2010-06-10 | Sheetak Inc. | Enhanced metal-core thermoelectric cooling and power generation device |
| JP2010147379A (ja) | 2008-12-22 | 2010-07-01 | Fujitsu Ltd | 熱電変換材料及び熱電変換素子 |
| SE534185C2 (sv) * | 2009-02-11 | 2011-05-24 | Bae Systems Haegglunds Ab | Anordning för termisk anpassning av en ytas temperaturfördelning |
| KR101086074B1 (ko) * | 2009-02-18 | 2011-11-23 | 한국생산기술연구원 | 실리콘 나노 와이어 제조 방법, 실리콘 나노 와이어를 포함하는 태양전지 및 태양전지의 제조 방법 |
| FR2946798B1 (fr) * | 2009-06-12 | 2011-10-28 | Commissariat Energie Atomique | Micro-structure pour generateur thermoelectrique a effet seebeck et procede de fabrication d'une telle micro- structure. |
| US8901536B2 (en) * | 2010-09-21 | 2014-12-02 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Transistor having graphene base |
| WO2013059239A1 (en) * | 2011-10-20 | 2013-04-25 | Sheetak, Inc. | Improved thermoelectric energy converters and manufacturing method thereof |
-
2012
- 2012-07-20 CN CN201280035636.9A patent/CN103688379A/zh active Pending
- 2012-07-20 CA CA2840059A patent/CA2840059C/en active Active
- 2012-07-20 US US14/233,480 patent/US10790430B2/en active Active
- 2012-07-20 AU AU2012284833A patent/AU2012284833C1/en not_active Revoked
- 2012-07-20 CN CN201410665971.8A patent/CN104465977B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004056054A (ja) * | 2002-07-24 | 2004-02-19 | Toshiba Elevator Co Ltd | 半導体スイッチ装置 |
| CN1768432A (zh) * | 2003-03-13 | 2006-05-03 | 恩尼库股份有限公司 | 固态能量转换器 |
| CN101447548A (zh) * | 2008-12-26 | 2009-06-03 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 热电器件的制作方法 |
| JP2010192780A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Fujitsu Ltd | 熱電変換素子 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107949923A (zh) * | 2015-09-04 | 2018-04-20 | 中弥浩明 | 热电转换元件及热电转换模块 |
| CN107949923B (zh) * | 2015-09-04 | 2021-05-28 | 中弥浩明 | 热电转换元件及热电转换模块 |
| CN109411592A (zh) * | 2016-11-11 | 2019-03-01 | 优材科技有限公司 | 热电材料结构 |
| CN110383516A (zh) * | 2017-03-03 | 2019-10-25 | 中弥浩明 | 具有光热转换基板的热电转换模块 |
| CN110383516B (zh) * | 2017-03-03 | 2023-05-19 | 中弥浩明 | 具有光热转换基板的热电转换模块 |
| CN110007496A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-07-12 | 京东方科技集团股份有限公司 | 透明显示装置及其制作方法和驱动方法、温度感应窗 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| AU2012284833A1 (en) | 2014-01-30 |
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