热电转换元件制造技术

在增加热电转换元件的发电量的同时，减少热电转换元件之间的发电量偏差。热电转换元件(1)具备层叠体(10)。层叠体(10)具有p型半导体层(11)、n型半导体层(12)以及绝缘层(13)。n型半导体层(12)pn接合于p型半导体层(11)的一部分的区域。绝缘层(13)设置于p型半导体层(11)和n型半导体层(12)之间的未pn接合的区域。层叠体(10)含有0.005重量％以上且0.009重量％以下的碳。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热电转换元件
本专利技术涉及热电转换元件。
技术介绍
以往，作为将热能转换为电能的元件已知热电转换元件。例如，在专利文献1公开了通过对由p型半导体片(p型层)、n型半导体片(n型层)以及绝缘层层叠而成的层叠体进行脱脂以及烧成来制作的层叠型热电转换元件。层叠型热电转换元件具有使p型层和n型层在接合面的一部分区域直接接合，在接合面的其它区域通过绝缘材料接合的结构。与为了将p型层和n型层之间绝缘而设置空隙层的π(pi)型热电转换元件等相比，层叠型热电转换元件可以提高元件中的热电转换材料的占有率，可以提高元件的强度。另外，由于直接接合p型层和n型层，因此与通过电极等将其接合的π型热电转换元件等相比，可以降低元件内的电路电阻。层叠型热电转换元件通过这些特征具有可提高热电转换效率以及强度的优点(例如，参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2004-281928号公报专利文献2：国际公开第2012/011334号公报
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题存在想要增加热电转换元件的发电量的需求以及降低热电转换元件之间的发电量的偏差的需求。本专利技术的主要目的在于在增加热电转换元件的发电量的同时，降低热电转换元件之间的发电量的偏差。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术的热电转换元件具备层叠体。层叠体具有p型半导体层、n型半导体层以及绝缘层。n型半导体层pn接合在p型半导体层的一部分区域。绝缘层设置于p型半导体层和n型半导体层之间的未pn接合的区域。层叠体包含0.005重量％以上且0.009重量％以下的碳。在本专利技术的热电转换元件中，层叠体包含0.005重量％以上且0.009重量％以下的碳，因此发电量多且发电量偏差少。在本专利技术的热电转换元件中，较好是p型半导体层包含至少含Ni的合金，n型半导体层包含含稀土类元素的钛酸锶类复合氧化物。在本专利技术的热电转换元件中，较好是稀土类元素至少含有镧。在本专利技术的热电转换元件中，较好是合金还含Mo。在本专利技术的热电转换元件中，较好是p型半导体层和n性半导体层包含同种n型半导体材料。在该情况下，可以提高p型半导体层和n型半导体层之间的密合强度。专利技术效果根据本专利技术可以在增加热电转换元件的发电量的同时，降低热电转换元件之间的发电量的偏差。附图说明图1是本专利技术的一实施方式的热电转换元件的示意立体图。图2是表示实验例1-1中制作的热电转换元件的输出特性的图表。图3是表示实验例1-2中制作的热电转换元件的输出特性的图表。图4是表示实验例1-3中制作的热电转换元件的输出特性的图表。图5是表示实验例1-4中制作的热电转换元件的输出特性的图表。图6是表示实验例1-5中制作的热电转换元件的输出特性的图表。具体实施方式以下，对实施了本专利技术的优选方式的一例进行说明。但是，下述实施方式仅为例示。本专利技术不限于以下实施方式。(热电转换元件1)图1是本实施方式的热电转换元件1的示意立体图。热电转换元件1具备层叠体10。层叠体10例如为长方体形状。在本专利技术中，长方体形状包括棱线部以及角部经倒角或弄圆形状的长方体形状。层叠体10具有p型半导体层11和n型半导体层12。具体地，在层叠体10中，多个p型半导体层11和多个n型半导体层12交替层叠。即，在层叠方向x上相邻的p型半导体层11和n型半导体层12部分接触。在层叠方向x上相邻的p型半导体层11和n型半导体层12在其接触的部分pn接合。(以下，有时将p型半导体层11和n型半导体层12相互pn接合的区域称为“pn接合区域”。)pn接合区域沿着层叠方向x，交替设置在与相对于层叠方向x垂直的z轴方向的z1侧和z2侧。p型半导体层11包含p型半导体材料。在本实施方式中，p型半导体层11中包含以Ni为主要成分的合金作为p型半导体材料。作为以Ni为主要成分的合金的具体例，可例举NiCr、NiMo、NiW、NiSi、NiCu、NiFe、NiCrFe、NiMoW等。其中，p型半导体材料较好是还含有选自Mo、Cr以及W的至少一种金属的Ni合金，更好是还含有Mo的Ni合金，进一步更好是NixMo1-x(0.85≦x≦0.95)。P型半导体层11可以仅由p型半导体材料构成，也可以除了p型半导体材料之外还含有其他材料。n型半导体层12包含n型半导体材料。n型半导体材料较好是以组成式ABO3(A以及B各自为一种或多种元素)表示的钙钛矿型复合氧化物。在组成式ABO3中，A较好是至少含Sr，B较好是至少含Ti。A位点的Sr的一部分可以被La、Y、Ce、Sm、Dy、Er等稀土类元素位点取代。n型半导体材料具体地较好是含La等稀土类元素的钛酸锶类复合氧化物，更好是(SrxLa(1-x))TiO3(0.03≦x≦0.04)。n型半导体层12可以仅由n型半导体材料构成，也可以除了n型半导体材料之外还含有其他材料。在本实施方式中，p型半导体层11和n型半导体层12可含有同种n型半导体材料。由此可以提高p型半导体层11和n型半导体层12之间的密合性。p型半导体层11中的n型半导体材料的含量较好是5质量％以上且30质量％以下，更好是15质量％以上且25质量％以下。在层叠方向x上相邻的p型半导体层11和n型半导体层12之间设有绝缘层13。具体地，绝缘层13设置于在层叠方向x上相邻的p型半导体层11和n型半导体层12之间的一部分、更具体地，在p型半导体层11和n型半导体层12之间的未pn接合的区域。绝缘层13含有绝缘材料。作为绝缘材料可例举含Si、Al、Zr、Y等至少一种的氧化物。作为绝缘材料的具体例，可例举二氧化硅、氧化铝、镁橄榄石、钇-锆复合氧化物等。绝缘层13的材质可以根据p型半导体层11的材质、或n型半导体层12的材质、层叠体10的制作条件等适宜选择。在层叠体10的位于层叠方向的两端面上分别设有外部电极14。外部电极14例如可以由Ni、NiMo、NiCr等构成。构成层叠体10的相邻的一个p型半导体层11和一个n型半导体层12定义为1组。对构成层叠体10的p型半导体层11和n型半导体层12的组的数量(以下，组数)没有特别限定。组数可以根据所要求的发电量等特性等适宜设定。该组数较好是例如10以上且100以下。在本实施方式的热电转换元件1中，热电转换元件1的z轴方向的z1侧的部分(层叠体10的z1侧的面)和z2侧的部分(层叠体10的z2侧的面)之间具有温差时，因塞贝克效应在热电转换元件1中产生电动势。因此，热电转换元件1例如以在热电转换元件1的z轴方向的z1侧部分和z2侧部分之间产生温差的方式配置并使用。(热电转换元件1的制造方法)接着，对热电转换元件1的制造方法的一例进行说明。〔p型半导体生片的制造〕在用于构成p型半导体层11的金属或含该金属的氧化物或碳酸盐、氢氧化物、醇盐等材料粉末中加入溶剂等，调制浆料。接着，在原料粉末中加入溶剂或粘合剂等来调制浆料。通过印刷该浆料，制造p型半导体生片。〔n型半导体生片的制造〕在用于构成n型半导体层12的金属氧化物或碳酸盐、氢氧化物、醇盐等材料粉末中加入溶剂等，调制浆料。通过在预烧成该浆料后进行粉碎来制造原料粉末。接着，在原料粉末中加入溶剂或粘合剂等来调制浆料。通过印刷该浆料，制造n型半导体生片。〔绝缘糊料层的制造〕在用于构成绝缘层13的金属氧化物或碳酸盐等材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.热电转换元件，其特征在于，具备层叠体，所述层叠体具有p型半导体层、pn接合于所述p型半导体层的一部分区域的n型半导体层、以及设置于所述p型半导体层和所述n型半导体层之间的未pn接合的区域的绝缘层，所述层叠体含有0.005重量％以上且0.009重量％以下的碳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.12 JP 2015-2220971.热电转换元件，其特征在于，具备层叠体，所述层叠体具有p型半导体层、pn接合于所述p型半导体层的一部分区域的n型半导体层、以及设置于所述p型半导体层和所述n型半导体层之间的未pn接合的区域的绝缘层，所述层叠体含有0.005重量％以上且0.009重量％以下的碳。2.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林幸子，舟桥修一，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP