热电转换元件及热电转换模块的制作方法_4

文档序号:9568746阅读:来源:国知局
二氯对苯酿值D曲衍生物等有机电子接受物质等公知的材料。其中,在与碳纳米 管的相溶性、室溫中的稳定性(不分解,不挥发)等方面,可W例举TCNQ衍生物、DDQ衍生 物等有机电子接受物质。 阳162]另外,并不限定于n型及P型,作为有机热电转换材料而利用碳纳米管的情况下, 除了单层碳纳米管、多层碳纳米管W外,也可W含有碳纳米角、碳纳米线圈、碳纳米珠、石 墨、石墨締、非晶质碳等纳米碳。
[0163] 构成n型热电转换层2化及P型热电转换层2化的粘合剂可W利用公知的各种粘 合剂。
[0164] 具体而言,优选可W例举苯乙締聚合物、丙締酸聚合物、聚碳酸醋、聚醋、环氧树 月旨、硅氧烷聚合物、聚乙締醇、明胶等。 阳165]在本发明的热电转换元件10中,热电转换层20中的粘合剂与热电转换材料的量 比,根据所使用的材料、所要求的热电转换效率、影响到印刷的溶液的粘度、固体成分浓度 等适当地设定即可。 阳166] 具体而言,热电转换材料/粘合剂"的质量比计优选为90/10~10/90,更优选 为 75/25 ~40/60。
[0167]将粘合剂和热电转换材料的量比设为上述范围,从而在更高的发电效率、印刷适 性的赋予等方面得到良好的结果。
[0168] n型热电转换层Wn及P型热电转换层2化根据需要也可W均含有交联剂。
[0169]作为交联剂,具体而言,可W例举:苯乙基S甲氧基硅烷、氨丙基S烷氧基硅烷、缩 水甘油丙基=烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷等硅烷化合物;=径甲基=聚氯胺、二(=)胺衍 生物、二(=)缩水甘油衍生物、二(=)簇酸衍生物、二(=)丙締酸醋衍生物等低分子 交联剂;聚締丙基胺、聚碳化二亚胺、聚阳离子等高分子交联剂等公知的材料。n型热电转 换层Wn及P型热电转换层2化含有交联剂,从而在膜强度提高、能够防止后述配线材料的 污染等方面得到良好的结果。 阳170]n型热电转换层2化及P型热电转换层2化根据需要也可W均含有分散剂、表面活 性剂、润滑剂、氧化侣和二氧化娃等增稠剂等。 阳171] W下,参考图2(A)~图2值),表示本发明的热电转换元件10的制造方法的一例。
[0172] 首先,准备如同前述的基板12,如图2(A)所示,在其表面形成由第1电极14n及第 2电极14p构成的电极对14。 阳173] 电极对14的形成方法能够利用各种公知的金属膜等的形成方法。
[0174] 具体而言,可W例举离子锻法、瓣射法、真空蒸锻法、等离子体CVD等CVD法等的气 相成膜法(气相体积法)。并且,也可W通过将上述金属进行微粒化、且将添加粘合剂和溶 剂的金属糊料进行固化而形成。
[0175] 另外,在本发明的热电转换元件10中,在形成电极之后,也可W根据需要,W提高 热电转换层20的粘附性等为目的而进行电极的表面改性处理。 阳176]表面改性处理可W利用电晕处理、等离子处理、UV臭氧照射等各种公知的方法。 阳177]接着,如图2度)所示,填充第1电极14n及第2电极14p的间隙,并且覆盖电极对 14的对置的端部,从而形成绝缘层18。
[0178] 绝缘层18的形成方法根据绝缘层18的形成材料而可W利用各种公知的方法。
[0179] 例如,在绝缘层18为环氧树脂等高分子材料的情况下,可W例举使用成为市售的 树脂材料、有机材料的固化型油墨,在第1电极14n与第2电极14p之间,通过丝网印刷机 等将油墨根据所形成的绝缘层18的形状进行印刷,并通过紫外线照射、加热等而将油墨进 行交联而形成绝缘层18的方法。
[0180] 接着,如图2(C)所示,覆盖第2电极14p及绝缘层18而形成P型热电转换层20p。 另外,如图2值)所示,W覆盖第1电极14n及绝缘层18,且接合于P型热电转换层20p的方 式形成n型热电转换层20n。 阳181]另外,形成P型热电转换层2化及n型热电转换层20n的顺序也可W是相反的。 阳182]热电转换层20 (P型热电转换层2化和n型热电转换层20n)的形成方法也可W利 用根据所使用的有机热电转换材料及粘合剂的公知的方法。作为一例,如前述可W例举印 刷。
[0183] 首先,除了有机热电转换材料及粘合剂W外,还将分散剂等必要的成分添加到有 机溶剂中,并使用超声波均质器、机械均质器、球磨机等公知的方法进行分散,从而调制糊 料(油墨)。
[0184]作为分散剂,能够使用阴离子表面活性剂:胆酸钢、十二烷基硫酸钢,十二烷基苯 横酸钢、烷基胺、巧衍生物、化嘟衍生物、n共辆聚合物、聚苯乙締横酸钢等公知的材料。作 为粘合剂,能够使用苯乙締聚合物、丙締酸聚合物、聚碳酸醋、聚醋、环氧树脂、硅氧烷聚合 物、聚乙締醇、明胶等公知的材料。
[0185] 作为有机溶剂,可W例举芳香族控溶剂、醇溶剂、酬溶剂、脂肪族控溶剂、酷胺溶 剂、面素溶剂等公知的有机溶剂。
[0186] 具体而言,作为芳香族控溶剂,例如可W例举苯、甲苯、二甲苯、立甲苯、四甲苯、异 丙苯、乙基苯、甲基丙基苯、甲基异丙基苯、四氨化糞等,更优选为二甲苯、异丙苯、=甲苯、 四甲苯、四氨化糞。
[0187] 作为醇溶剂,可W例举甲醇、乙醇、下醇、节醇、环己醇等,更优选为节醇、环己醇 等。
[0188] 作为酬溶剂,可W例举1-辛酬、2-辛酬、1-壬酬、2-壬酬、丙酬、4-庚酬、1-己酬、 2-己酬、2-下酬、二异下基甲酬、环己酬、甲基环己酬、苯基丙酬、甲基乙基酬、甲基异下基 酬、乙酷丙酬、丙酬基丙酬、紫罗兰酬、二丙酬醇、乙酷甲醇、苯乙酬、甲基糞基酬、异佛尔酬、 碳酸丙締醋、更优选为甲基异下基酬、碳酸丙締醋。
[0189] 作为脂肪族控溶剂,可W例举戊烧、己烧、辛烧、癸烧等,更优选为辛烧,癸烧。
[0190] 作为酷胺溶剂,可W例举N-甲基-2-化咯烧酬、N-乙基-2-化咯烧酬、N,N-二甲 基乙酷胺、N,N-二甲基甲酯胺、1,3-二甲基-2-咪挫晚酬等,更优选为N-甲基-2-化咯烧 酬、1,3-二甲基-2-咪挫晚酬。 阳191] 作为面素溶剂,可W例举氯仿、氯苯、二氯苯等,更优选为氯苯、二氯苯。 阳192] 运些溶剂可W单独使用,也可W组合2种W上使用。 阳19引若如此调制糊料,则通过模版印刷、丝网印刷、喷墨印刷、凹版印刷、柔版印刷等公 知的印刷方法,根据如所述那样形成的P型热电转换层2化及n型热电转换层Wn将糊料 进行印刷,并通过加热等而将糊料进行干燥,从而形成P型热电转换层2化及n型热电转换 层 20n。 阳194] 图3中表示本发明的热电转换元件的其它方式的一例。
[01巧]另外,图3所示的热电转换元件24除了在上表面具有连接配线26W外,还具有与 所述图1所示的热电转换元件10相同的结构,因此对于相同的部件标注相同的符号,W不 同的部位为主进行说明。 阳196] 如图3所示,热电转换元件24在热电转换层20的上表面具有将P型热电转换层 2化和n型热电转换层20n电连接的导电性连接配线26。 阳197] 众所周知,由有机材料构成的P型热电转换层2化及n型热电转换层20n即使具 有两层直接接触的连接区域,根据情况,有时会无法确保充分的导电性。
[0198] 与此相对,图3所示的热电转换元件24,作为优选的方式,在热电转换层20的上表 面,具有将P型热电转换层2化和n型热电转换层2化进行电连接的连接配线26。由此,热 电转换元件24在P型热电转换层2化与n型热电转换层Wn之间确保充分的导电性,从而 能够进行更有效的发电。
[0199] 连接配线26的排列方向及宽度方向的长度、厚度,只要适当地设定在P型热电转 换层2化与n型热电转换层Wn之间能够确保充分的导电性的大小即可。 阳200] 具体而言,连接配线26的排列方向的长度优选为2~30mm,更优选为3~20mm。 宽度方向的长度优选为2~30mm,更优选为3~20mm。 阳201] 通过将连接配线26的大小设为上述大小,在P型热电转换层2化与n型热电转换 层Wn之间能够更可靠地确保充分的导电性等方面得到良好的结果。 阳202] 并且,连接配线26的形成材料可W利用公知的各种材料。 阳203] 作为一例,可W例举如银糊料那样将导电性金属微粒分散于粘合剂中而成的材 料。 阳204] 另外,形成方法根据连接配线26的形成材料可W利用由绝缘层18、热电转换层20 例举的方法等各种公知的方法。 阳205]图4中概括地表示本发明的热电转换模块的一例。 阳206] 本发明的热电转换模块中,Wn型热电转换层Wn和P型热电转换层20p交替排 列的方式,将所述热电转换元件10彼此隔开地在排列方向上排列,在相邻的热电转换元件 10中,通过将第2电极14p和第1电极14n进行连接而串联连接多个热电转换元件(参考 图5)。目P,在本发明的热电转换模块中,在相邻的热电转换元件10中共用电极对14 (在相 邻的热电转换元件10之间,电极对14兼作第2电极14p和第1电极14n)。
[0207] 另外,n型热电转换层2化和P型热电转换层2化的排列顺序也可W与图4所示 的例子相反。并且,也可W使用热电转换元件24来代替热电转换元件10。 阳20引在此,在本发明的热电转换模块中,如图4所示,将相邻的热电转换元件10隔开配 置。 阳209] 通过具有运种结构,在该空间能够将各热电转换元件10之间进行绝热。其结果, 容易产生所述热电转换层20的上下方向上的溫度差,并能够有效地进行基于热电转换的 发电。 阳210] 相邻的热电转换元件10的间隙g只要根据热电转换模块的大小、热电转换层20 的大小、热电转换元件10的连接数量等适当地设定即可。 悦11] 具体而言,优选为0. 1~5mm,更优选为0. 5~4mm。
[0212] 通过将间隙g设为该范围而可靠地得到所述绝热效果,从而在能够进行有效的发 电、且热电转换模块不会不必要地变大等方面得到良好的结果。 阳213] W上,对于本发明的热电转换元件及热电转换模块进行了详细的说明,但是本发 明并不限定于上述例,在不脱离本发明的主旨的范围内,当然可W进行各种改进和变更。
[0214] 实施例
[0215] W下,举出本发明的具体的实施例,并对本发明进行更详细的说明。
[0216] 如W下方式制作对所有例子通用的基板及电极对(第1电极及第2电极)。
[0217] <基板的制作>
[021引按W下顺序形成了聚对苯二甲酸乙二醋(阳T)薄膜的基材。
[0219] 首先,将错(Ge)作为催化剂而缩聚的固有粘度为0.66的阳T树脂进行干燥至含 水率50ppmW下之后,将加热器溫度设定为280~300°CW下,使其在挤出机内烙融。 阳220] 通过冲模部使烙融的阳T树脂吐出到被施加静电的冷却漉上,获得非结晶基体。 将得到的非结晶基体在基体前进方向上延伸到3. 3倍之后,相对于宽度方向延伸到3. 8倍, 获得厚度为188ym的PET薄膜的基材。 阳221] <易粘结层的形成> 悦巧
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