热电元件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种热电元件，特别是，一种使用可光致生电(photovoltaics)的材料，配合正负电载子选择性传导的传输掺杂，两者混合于任一种非导电性或导电性聚合物材料内，可以形成一种具有P型或是N型半导体材料特性，或是同时兼具P、N两型半导体材料特性的半导体材料，即可经过光或是温度差，达成产生电位差或是施加电位差，产生光或温度差的元件。
【背景技术】
[0002]过去数十年间，已经有人利用聚合物材料或是有机材料应用于制作电子元件或是光电元件。1977年左右即有共轭聚合物(conjugated polymers)这类的材料被用来制作电子元件，即1977年Heeger、MacDiarmid和白川英树(Hideki Shirakawa)提出以电化学和化学法掺杂聚乙炔(polyacetylene，简称PA)获得导电聚合物。
[0003]聚乙炔由长链的碳分子以SP2键链结而成，由于sp 2键结的特性，其键结除了σ-σ单键键结之外，还有ρ-ρ轨域重叠的键结形成双键，当单键-双键交替键结时，P轨域上的电子可沿分子主链非定域化，形成混成分子轨域的共轭键结。随着聚合度的增加，渐次堆叠成能带，而能带间隙(energy bandgap)的Eg值随共轭程度增加而逐渐降低，最终Eg值约为1.4eV，其他共轭高分子的Eg值则在1.0?3.5eV之间，这正是半导体材料的主要特征。金属的Eg值为OeV，而绝缘体的Eg值则远大于3.5eV。因为σ电子是无法沿主链移动的，而π电子虽较易移动，但也相当定域化(localized)，因此必需再加以掺杂(doping)，亦即移去主链上部分电子(氧化)或注入数个电子(还原)，这些电洞或额外电子可以在分子链上移动(其能阶位于能带间隙中)，使此高分子成为导电体。而在1990年，英国剑桥大学J.H.Burroughes等人发现聚对苯乙稀(Poly (para phenylenevinylene)，简称PPV)亦可被制作为单层有机发光二极体，上述共轭聚合物材料有反式聚乙块(trans-Polyacetylene，简称 t_PA)、聚对位苯(Poly para-phenylene，简称 PPP)与聚对苯乙稀(Poly para-phenylenevinylene，简称 PPV)等。
[0004]由上述可以得知，为了使共轭聚合物导电，必须要做掺杂的动作，即为一种单纯材料配合一些少量掺杂物质，改变其载子迀移率、导电能力等，这和半导体经过掺杂后可以经由荷电载子提高导电度类似，进而提升这类物质于电子元件应用的特性。
[0005]以温差生电，或是热电致冷的热电式元件的应用来说，目前热电材料的热电效率可定义一热电优值(Thermoelectric figure of merit)ZT 来评估:
[0006]ZT = S2T σ / κ
[0007]其中S为热电势或称塞贝克参数(thermoelectric power or Seebeckcoefficient)，T 为温度(temperature)，σ 为电导率(electrical conductivity), κ 为热传导系数(thermal conductivity)。通常来说，增加材料的电导率可以提升热电优值ZT，提升材料电导率的方法一般是选用少数载子的掺杂方式来达成，但这类处理却反而会导致塞贝克参数下滑，电导率与塞贝克参数之间，存在着互相牵制的现象，所以利用这种聚合物导电材料来作为热电元件，势必需要经过大量的掺杂实验，找出两参数间的最佳比例。
[0008]有鉴于上述先前技术的问题无法有效的解决与克服，因此本申请人提出一种使用可光致生电的材料，配合正负电载子选择性传导的传输掺杂，两者混合于任一种非导电性或导电性聚合物材料内，可以形成一种具有P型或是N型半导体材料特性，或是PN两型同时兼具的半导体材料，即可经过光，或是温度差，达成产生电压或是施加电压，产生光与温度差的元件并提出本专利申请，以解决前述问题点。
【发明内容】
[0009]发明所欲解决的技术问题在于:以有机材料形成导电元件。
[0010]为此，本发明所提供的一种热电元件，其包括一个第一子元件与一个第二子元件，该第一子元件包含有三个主成分，分别为有机或有机金属颜料或染料的电荷产生剂、可传输正型载子的有机化合物以及黏结剂。该第二子元件叠合于该第一子元件并包含有三个主成分，分别为有机或有机金属颜料或染料的电荷产生剂、可传输负型载子的有机化合物以及黏结剂。
[0011]其他目的、优点和本发明的新颖特性将从以下详细的描述与相关的附图更加显明。
【附图说明】
[0012]图1为本发明热电元件的实施例示意图；
[0013]图2为图1的立体分解；。
[0014]图3为图1中热电元件的实验数据表格。
[0015]附图标记说明:A第一子元件；B第二子元件；C金属导线；D耐热贴片。
【具体实施方式】
[0016]有关本发明所采用的技术、手段及其功效，兹举一较佳实施例并配合图式详述如后，此仅供说明之用，在专利申请上并不受此种结构的限制。
[0017]请参照图1与图2，为本发明热电元件的实施例示意图与分解图。本发明热电元件包括有一个第一子元件A与一个第二子元件B，该第一子元件A与该第二子元件B互相叠入口 ο
[0018]该第一子元件A包含有三个主成分，第一为有机的电荷产生剂、有机金属颜料的电荷产生剂或染料的电荷产生剂，以上电荷产生剂中任一种单独或两种以上混合使用，第二为可传输正型载子的有机化合物，以及黏结剂。
[0019]该第二子元件B包含有三个主成分，第一为有机的电荷产生剂、有机金属颜料的电荷产生剂或染料的电荷产生剂，以上电荷产生剂中任一种单独或两种以上混合使用，第二为可传输负型载子的有机化合物以及黏结剂。
[0020]该第一子元件A与该第二子元件B的各个主成分可以均匀分散或溶解在有机溶剂或水里。
[0021]上述可传输正型载子的有机化合物可以为下述任一种或两种以上混合:(I)至少含一个氮原子，其可列举如腙类化合物(Hydrozone)、三苯胺类化合物(Triphenylamine)以及苯二胺类化合物；(2)至少含一个非苯环上双键，如二苯乙稀类化合物(Stilbene)、丁二稀类化合物(Butadiene);此等化合物可单独或两种以上组合使用。
[0022]上述可传输负型载子的有机化合物，其可以为下述任一种或两种以上混合:(I)含有羰机化合物，如双羰机类化合物(Diphenylquinone)、菲醌衍生物(Phenanthrenequinone) ； (2)含讽基类化合物；(3)杂环类化合物，如 Pyrazolidine，Th1phene类化合物；此等化合物可单独或两种以上组合使用。
[0023]上述有机的电荷产生剂、有机金属颜料的电荷产生剂或染料的电荷产生剂可列举如酞菁(phthalocyanine)，无金属酞菁系，双偶氮(bisazo)，叠氮基(triazo)，方酸菁(Squarylium)，奧(azulium)系，二萘嵌苯系(Perylene)，萘酞菁颜料等，这些有机的电荷产生剂、有机金属颜料的电荷产生剂或染料的电荷产生剂可以单独使用，也可以合并两种以上使用。
[0024]上述第一子元件A的黏结剂与上述第二子元件B的黏结剂可列举如:(I)热塑型树酯:如苯乙烯系聚合物、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、丙烯酸系聚合物、苯乙烯-丙烯酸系共聚物、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚醋、醇酸树脂、酮树脂、聚酰胺、聚氨酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚砜、邻苯二甲酸二烯丙基酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛树脂和聚醚树脂等热塑性树脂；(2)交联性热固型树脂:如硅酮树脂、环氧树脂、酚醛树脂、脲树脂、三聚氰胺树脂和其他交联性热固性树脂；(3)光固化型树脂:如环氧丙烯酸酯和聚氨酯-丙烯酸酯等光固化性树脂；以上树酯可以任一种或两种以上混合使用。
[0025]上述的溶剂可列举例如:(I)醇类:如甲醇、乙醇等；(2)含至少含四个碳的烷类:如正己烷、环己烷；(3)芳香族类:如甲苯、二甲苯；(4)