热电转换层的制造方法及热电转换元件的制作方法_2

文档序号:9602656阅读:来源:国知局
料(具体而言,例如Bi2Se3)、铅-碲类材料、錫-碲类材料、银-碲类材 料、锗-碲类材料、PhxSnxTe化合物、铋-锑类材料、锌-锑类材料(具体而言,例如Zn4Sb3)、 钴-锑类材料(具体而言,例如C〇Sb3)、铁-钴-锑类材料、银-锑-碲类材料(具体而言, 例如AgSbTe2)、TAGS(TellurideofAntimony,GermaniumuandSilver)化合物、Si-Ge类 材料、硅化物类材料[Fe-Si类材料(具体而言,例如β-FeSi2)、Mn-Si类材料(具体而言, 例如MnSi2)、Cr-Si类材料(具体而言,例如CrSi2)、Mg-Si类材料(具体而言,例如Mg2Si)]、 方钴矿类材料[MX3化合物(其中,Μ为Co、Rh、Ir,X为P、As、Sb)、RM' 4X12化合物(其中,R 为La、Ce、Eu、Yb等,M'为Fe、Ru、Os)]、硼化合物[具体而言,例如MB6(其中,M为Ca、Sr、 Ba的碱土金属及Y等稀土金属)]、Si类材料、Ge类材料、包合物化合物、霍伊斯勒化合物、 半霍伊斯勒化合物、过渡金属氧化物类材料(具体而言,例如NaxC〇02、NaC〇204、Ca3C〇409)、 氧化锌类材料、氧化钛类材料、氧化钴类材料、SrTi03、络镍合金、铜镍合金、镍错猛娃合金、TGS(TriglycineSulfate,硫酸三甘肽)、PbTi03、Sr。.5BaQ.5Nb206、PZT、Ba0-Ti02类化合物、 钨青铜(ΑχΒ03)、15钙钛矿类材料、24钙钛矿类材料、BiFe03、Bi层状钙钛矿类材料等。
[0044] 无机材料的形状并无特别的限制,但是从操作性优异的方面来看优选为粒状。当 无机材料为粒状的情况下,其大小并无特别的限制,但是从操作性更优异的方面来看,优选 为粒状无机材料的粒径(平均粒径)为1~lOOOOnm,更优选为10~lOOOnm。另外,上述粒 径是使用电子显微镜(例如扫描式电子显微镜)测定至少20个粒状无机材料的粒径(直 径),并对其进行算术平均的粒径。
[0045] 前体层中的无机材料的含量并无特别的限制,但是从热电转换层的热电转换性能 更优异的方面来看,相对于前体层总质量优选为50~95质量%,更优选为70~90质量%。
[0046] 另外,无机材料可以仅使用一种,也可以使用两种以上。
[0047](其他成分(任意成分))
[0048] 在前体层中也可以包含除了有机材料及可以热电转换的无机材料以外的其他材 料。
[0049] 例如,优选为在前体层中包含光热转换材料。通过包含光热转换材料,而光烧成的 效率进一步提高,并更有效地形成孔隙,作为结果得到热电转换性能更优异的热电转换层。
[0050] 光热转换材料是将光能转换为热能的材料。作为光热转换材料而能够使用公知 的材料,若是能够有效地将光转换成热的材料则并无特别的限定,但是例如能够举出碳黑 (碳)、石墨碳、颜料、酞菁类颜料、铁粉、石墨粉末、氧化铁粉、氧化铅、氧化银、氧化铬、硫化 铁、硫化铬、红外线吸收色素等。作为红外线吸收色素,能够举出蒽醌类色素、二硫醇镍络合 物类色素、花青类色素、偶氮钴络合物类色素、二亚铵类色素、方酸箐类色素、酞菁类色素、 萘酞菁类色素等。
[0051] 在前体层中含有热电转换材料的情况下,热电转换材料的含量并无特别的限制, 但是从热电转换层的热电转换性能更优异的方面来看,相对于上述无机材料100质量份优 选为0. 1~40质量份,更优选为1~20质量份。
[0052] 在前体层中,除了上述光热转换材料以外,还可以包含抗氧剂、耐光稳定剂、耐热 稳定剂、增塑剂或掺杂剂。
[0053](工序的顺序)
[0054] 在该工序中,只要能够形成包含有机材料及无机材料的前体层,则其顺序并无特 别的限制。
[0055] 其中,从容易控制前体层的膜厚的方面来看,优选为将包含有机材料及无机材料 的前体层形成用组合物涂布于基材上,并根据需要实施干燥处理而形成前体层的方法(涂 布方法)。
[0056] 以下,对涂布方法进行详细的说明。
[0057] 在涂布方法中所使用的前体层形成用组合物中含有上述有机材料及无机材料。
[0058] 并且,根据需要,在前体层形成用组合物可以含有其它成分(例如上述光热转换 材料),从组合物的操作性的方面来看,也可以含有溶剂。
[0059] 溶剂只要能够将各成分良好地进行分散或溶解即可,能够使用水、有机溶剂以及 它们的混合溶剂。优选为有机溶剂,例如乙醇;氯仿等卤素类溶剂;二甲基甲酰胺(DMF)、 N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基亚砜(DMSO)等非质子的极性溶剂;氯苯、二氯苯、苯、甲苯、 二甲苯、均三甲苯、四氢化萘、四甲基苯、吡啶等芳香族类溶剂;环己酮、丙酮、甲乙酮等酮 类溶剂;二乙醚、四氢呋喃(THF)、叔丁基甲基醚、二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚等醚类溶剂 等。
[0060] 前体层形成用组合物能够混合上述各成分而进行制备。制备方法并无特别的限 制,能够使用通常的混合装置在常温常压下进行。例如只要将有机材料及无机材料在溶剂 中进行搅拌、振荡或混炼,使其溶解或分散而进行制备即可。为了促进溶解、分散,也可以进 行超声波处理。
[0061] 支撑前体层的基材的种类并无特别的限定,但是例如可以举出玻璃、透明陶瓷、金 属、塑料膜等,其中,从成本、灵活性的方面来看,优选为有机基材,更优选为塑料膜。
[0062] 作为塑料膜的具体例,可以举出聚对苯二甲酸乙二酯、聚间苯二甲酸乙二酯、聚萘 二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸1,4-环己二甲酯、聚2, 6-萘二羧乙 二醇酯、双酚A和异及对苯二甲酸的聚酯膜等聚酯膜;ZE0N0R膜(JAPANΖΕΟΝC0.,LTD.制 造)、ART0N膜(JSRCO.,LTD.制造)、SUMILITEFS1700(SUMITOMOBAKELITECO.,LTD.制 造)等聚环烯烃膜;KAPT0N(DUP0NT-T0RAYCO.,LTD.制造)、APICAL(KANEKACO.,LTD.制 造)、UPILEX(UBEINDUSTRIESCO.,LTD.制造)、P0MIRAN(ARAKAWACHEMICALCO.,LTD.制 造)等聚酰亚胺膜;PUREACE(TEIJINCHEMICALSCO.,LTD.制造)、ELMEC(KANEKACO.,LTD. 制造)等聚碳酸酯膜;SUMILITEFS1100(SUMITOMOBAKELITECO.,LTD.制造)等聚醚醚酮 膜;T0RELINA(T0RAYCO.,LTD.制造)等聚苯硫醚膜等。
[0063] 其中,从易得性、100°C以上的耐热性、经济性及效果的方面来看,优选为市售的聚 对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、各种聚酰亚胺、聚碳酸酯膜。
[0064] 另外,基材的方式可以是将两种材料进行层叠,例如也能够将在树脂基材上预先 配置有电极的材料用作基材。
[0065] 上述前体层形成用组合物的涂布方法(成膜方法)并无特别的限定,例如能够使 用旋涂法、挤出模涂法、刮板涂法、棒涂法、丝网印刷法、模板印刷法、辊涂法、帘式涂布法、 喷涂法、浸涂法、喷墨法等公知的涂布方法。
[0066] 并且,在涂布之后,根据需要进行干燥工序。例如,能够通过吹热风而使溶剂挥发、 干燥。
[0067] 前体层的平均厚度并无特别的限制,根据热电转换层的用途可以选择最佳的厚 度,但是通常多数情况下为〇. 5~1000μm。
[0068] 另外,前体层的平均厚度是测定任意10点的前体层的厚度,并对其进行算术平均 而求出。
[0069] 作为上述前体层的优选方式的一种,可以举出在前体层被光照射的一侧使光热转 换材料不均匀的方式。更具体而言,前体层优选为层叠型前体层,其具有:第1前体层,至少 包含有机材料及可以热电转换的无机材料:及第2前体层,包含配置于第1前体层上的光热 转换材料。该方式中,若对第2前体层照射光,则在进行工序B时会更有效地进行有机材料 的分解、挥发,作为结果形成热电转换性能更优异的热电转换层。
[0070] 在第1前体层中包含上述有机材料及可以热电转换的无机材料。第1前体层中的 有机材料的含量,如同上述,相对于可以热电转换的无机材料1〇〇质量份优选为5~60质 量份,更优选为10~40质量份。
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