一种热电材料，包括以下式1表示的化合物：式1(R1-aR’a)(T1-bT’b)3±y，其中R和R’彼此不同，且各自包括选自稀土元素和过渡金属中的至少一种元素，T和T’彼此不同，且各自包括选自硫(S)、硒(Se)、碲(Te)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一种元素，0≤a≤1，0≤b≤1，以及0≤y＜1。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有高性能指标的热电材料、包括所述热电材料的热电模块和包括所述热电模块的热电装置，更具体而言，本专利技术涉及塞贝克系数(热电系数，Seebeckcoefficient)大、电导率高且热导率低的热电材料，包括所述热电材料的热电模块和包括所述热电模块的热电装置。
技术介绍
通常，热电材料基于珀尔贴效应(Peltier effect)和塞贝克效应用于主动冷却(active cooling)和废热发电(waste heat power generation)中。拍尔贴效应为如下所述的现象如图I所示，当将DC电压施加于P型材料和η型材料时，P型材料的空穴和η型材料的电子移动，因而在η型材料和P型材料各自的相对端发生放热反应和吸热反应。塞贝克效应为如下所述的现象如图2所示，当外部热源提供热时空穴和电子移动，因而电流 在材料中流动，从而将温差转化为电能。使用热电材料的主动冷却改善了装置的热稳定性，不产生振动和噪音，并可避免使用单独的冷凝器和制冷剂；因而热电冷却被视为环境友好的冷却方法。使用热电材料的主动冷却可应用于无制冷剂的制冷机、空气调节器和各种微冷却系统。特别是，如果将热电装置连接至存储装置，存储装置的温度可保持在均匀和稳定的水平，同时所述存储装置和所述冷却系统的整体体积的增大比如果使用市售的绝热冷却系统时小。因而，热电装置在存储装置中的使用可有助于更高的性能。另外，当热电材料基于塞贝克效应用于热电发电时，废热可用作能源。因而，可提高车辆发动机、排气装置(exhaust device)、垃圾焚化炉(waste incinerator)、轧钢机(steel mill)或使用来自人体的热的医疗装置电源的能量效率，或者可收集废热用于其它应用。热电材料的性能采用由方程I定义的无量纲性能指标(performance index,“ZT”)评价。方程IS2 σΤZT = -^- k在方程I中，S为塞贝克系数，O为电导率，T为绝对温度，且K为热导率。
技术实现思路
技术问题为了提高ZT，塞贝克系数大、电导率高且热导率低的材料将是合意的。解决方案提供的是塞贝克系数大、电导率高且热导率低的热电材料。提供的是包括热电元件的热电模块，所述热电元件包括所述热电材料。提供的是包括所述热电模块的热电装置。其它方面将部分地在随后的说明中阐述，且部分地将从所述说明明晰。根据一方面，公开的是热电材料，该热电材料包括式I表不的化合物式I_8] (R1Hrb)3iy其中R和R’彼此不同，且R和R’各自包括选自稀土元素和过渡金属中的至少一种元素，T和T ’彼此不同，且T和T ’各自包括选自硫⑶、硒(Se)、碲(Te)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)、碳(C)、硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)和铟(In)中的至少一种元素， O ^ a ^ 1，O Sb <1，以及O ^ y < I0根据一种实施方式，所述式I表示的化合物可具有拥有二维层状结构的结构。根据一种实施方式，所述式I的化合物可具有如下结构，该结构具有可介于阻挡层(block layer)之间的由T形成的双层,且各阻挡层可由R和T形成。根据一种实施方式，R和R’中的任意一个可包括稀土元素。根据一种实施方式，T和T’中的任意一个可包括选自S、Se和Te中的至少一种元素。根据一种实施方式，a可为O至约O. 5。根据一种实施方式，b可为O至约O. 5。根据一种实施方式，y可为O至约O. 5。根据一种实施方式，所述式I表示的化合物可为以下式2表示的化合物式2(Rh, R’ a’) (IVb, T’ b>) 3-y其中R为稀土元素，R’为过渡金属，T为选自S、Se和Te中的至少一种元素，T’包括选自 P、As、Sb、Bi、C、Si、Ge、Sn、B、Al、Ga 和 In 中的至少一种元素，O 彡 a’ 彡 1,0 彡 b’ 彡 1，且O彡y’彡I。根据一种实施方式，y’可等于或大于O且小于或等于约O. 5。根据一种实施方式，所述式I表示的化合物可具有多晶结构或单晶结构。根据一种实施方式，所述热电材料在室温下可具有约3. 5瓦/米 开(W/mK)或更小的热导率。根据一种实施方式，所述热电材料在室温下可具有约10微伏/开(μ V/Κ)或更大的塞贝克系数。根据另一方面，公开的是热电模块，该热电模块包括第一电极、第二电极及介于所述第一电极和第二电极之间的热电元件，其中所述热电元件包括上述热电材料。根据另一方面，公开的是热电装置，该热电装置包括供热构件；包括热电元件的热电模块，所述热电元件从所述供热构件吸收热；与所述热电元件接触的第一电极；面对所述第一电极并与所述热电元件接触的第二电极，其中所述热电元件包括上述热电材料。还公开的是制造热电材料的方法，该方法包括结合第一材料和第二材料以形成结合物(combination);以及热处理所述结合物以形成所述热电材料,其中所述第一材料包括R和R’，R和R’彼此不同，且R和R’各自包括选自稀土元素和过渡金属中的至少一种元素，所述第二材料包括T和T’，T和T’彼此不同，且T和T’各自包括选自硫、硒、碲、磷、砷、锑、铋、碳、硅、锗、锡、硼、铝、镓和铟中的至少一种元素，以及R和R’之和与T和T’之和的摩尔比为约1:2至约1:4。附图说明结合附图，由所述实施方式的以下说明，这些和/或其它方面将变得明晰和更易于理解，在所述附图中图I为利用珀尔贴效应的热电冷却器的实施方式的示意图；图2为利用塞贝克效应的热电发电机的示意图； 图3为热电材料的实施方式的晶体结构的示意图；图4为热电模块的示例性实施方式的示意图；图5为温度(开，K)对热导率(瓦/米 开)的曲线图，该图示出了按照实施例I至5制备的热电材料的如实验实施例I中测量的热导率；图6为温度(开，K)对塞贝克系数(微伏/开)的曲线图，该图示出了按照实施例I至5制备的热电材料的如实验实施例2中测量的塞贝克系数；图7为温度(开，K)对功率因数(毫瓦 米―1 ·开_2，mWmH的曲线图，该图示出了按照实验实施例I制备的热电材料的功率因数；图8为温度(开，K)对按照实验实施例I制备的热电材料的性能指标(“ZT”)的曲线图。具体实施例方式现将详细述及实施方式，所述实施方式的实例图示于附图中，其中相同的标记始终表示相同的要素。就此而言，本专利技术的实施方式可具有不同形式且不应解释为限于本文阐述的说明。因而，以下仅通过参照附图对所述实施方式进行说明，以解释本专利技术的各方面。应当理解的是，当一个要素被称为“在”另一要素“之上”时，其可直接在所述另一要素之上或其间可存在中间要素。相反，当一个要素被称为“直接在”另一要素“之上”时，则不存在中间要素。如本文所用，术语“和/或”包括所列相关项中一种或多种的任意和全部组合。应当理解的是，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可在本文中用于描述各种要素、组分、区域、层和/或部分，但这些要素、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于使一个要素、组分、区域、层或部分区别于另一要素、组分、区域、层或部分。因而，在不脱离本文教导的情况下，以下讨论的“第一要素”、“组分”、“区域”、“层”或“部分”可称作第二要素、组分、区域、层或本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：李锺洙，李相睦，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：
国别省市：
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