熱電轉換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種熱電轉換裝置，尤其設及具備W覆蓋熱電轉換元件的方式配置的 外敷層的熱電轉換裝置。
【背景技術】
[0002] 能夠將熱能和電能彼此轉換的熱電轉換材料使用于如熱電發(fā)電元件、巧耳帖元件 等熱電轉換元件。
[0003] 應用運種熱電轉換材料、熱電轉換元件的熱電發(fā)電能夠將熱能直接轉換為電力， 可W使用于不需要可動部，而通過體溫工作的手表、偏僻地區(qū)用電源、宇宙用電源等。
[0004] 正在研究在熱電轉換材料中具有對輕質化、柔性化的要求，且對有機材料的期待 較高，具代表性的是使用碳納米管等的方式(專利文獻1)。
[0005] W往技術文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1:日本特開2008-305831號公報 [000引發(fā)明的概要
[0009] 發(fā)明要解決的技術課題
[0010] 另一方面，近年來，為了保證包含熱電轉換元件的設備的性能，要求即使經過長時 間之后熱電轉換性能也不會劣化。
[0011] 本發(fā)明人等將具備含有如專利文獻1中記載的碳納米管的熱電轉換層的熱電轉換 裝置長時間保管之后，對熱電轉換裝置的發(fā)電量進行研究時，發(fā)現(xiàn)較大的劣化，并認識到需 要進一步改進。
[0012] 本發(fā)明鑒于上述實際情況，其目的在于提供一種熱電轉換性能的經時劣化得到抑 制的熱電轉換裝置。
[0013] 用于解決技術課題的手段
[0014] 本發(fā)明人等經過對上述課題進行深入研究的結果，發(fā)現(xiàn)通過設置規(guī)定的外敷層而 可W得到所希望的效果。
[0015] 更具體而言，發(fā)現(xiàn)通過W下結構能夠實現(xiàn)上述目的。
[0016] (1)-種熱電轉換裝置，具備:基板;熱電轉換元件，配置于基板上，并具有含有有 機熱電轉換材料的熱電轉換層及設置于熱電轉換層上的一對電極;及外敷層，W覆蓋熱電 轉換元件的方式配置，并含有劣化抑制劑及有機粘合劑。
[0017] (2)根據（1)所述的熱電轉換裝置，劣化抑制劑為選自由抗氧化劑、紫外線吸收劑 及熱穩(wěn)定劑構成的組的至少一種。
[001引（3)根據（1)或(2)所述的熱電轉換裝置，外敷層的氧透過度為40cc/m2 ? day . atm W下。
[0019] (4)根據（I)~（3)中任一項所述的熱電轉換裝置，外敷層的透濕度為4000g/m2， dayW 下。
[0020] (5)根據(I)~(4)中任一項所述的熱電轉換裝置，外敷層含有導熱填料。
[0021] (6)根據（1)~（5)中任一項所述的熱電轉換裝置，有機熱電轉換材料包含選自由 導電性納米碳材料及導電性高分子構成的組的至少一種。
[0022] (7)根據(1)~(6)中任一項所述的熱電轉換裝置，多個熱電轉換元件串聯(lián)連接。
[0023] 發(fā)明效果
[0024] 根據本發(fā)明能夠提供一種熱電轉換性能的經時劣化得到抑制的熱電轉換裝置。
【附圖說明】
[0025] 圖1是表示本發(fā)明的熱電轉換裝置的一例的剖視圖。
[0026] 圖2是表示本發(fā)明的熱電轉換裝置的另一例的剖視圖。
[0027] 圖3是表示本發(fā)明的熱電轉換裝置的另一例的剖視圖。
[0028] 圖4(A)~圖4(D)是用于說明圖3所示的熱電轉換裝置的制造方法的一例的示意 圖。
【具體實施方式】
[0029] W下，根據附圖所示的優(yōu)選實施例，對本發(fā)明的熱電轉換裝置進行詳細說明。
[0030] 作為本發(fā)明的熱電轉換裝置的特征點之一，可W舉出設置有包含防止有機熱電轉 換材料劣化的劣化抑制劑的外敷層的一點。本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有技術中作為進行熱電轉 換性能的經時劣化的理由是因有機熱電轉換材料或電極材料與氧氣或水的反應、基于光吸 收及熱分解的有機熱電轉換材料或電極材料的劣化等。于是，根據該見解，通過設置含有劣 化抑制劑的外敷層，能夠抑制在長期保管過程中產生的上述反應、劣化，其結果，能夠防止 熱電轉換裝置的經時性能劣化。
[0031] 圖1是示意地表示本發(fā)明的熱電轉換裝置的一例的剖視圖。
[0032] 圖1所示的熱電轉換裝置10具備基板12、熱電轉換元件14及外敷層16。另外，熱電 轉換元件14具有一對電極(第1電極18及第2電極20)和熱電轉換層22。
[0033] 外敷層16W覆蓋熱電轉換元件14的方式配置于熱電轉換元件14上，防止熱電轉換 元件14中的熱電轉換層22中的有機熱電轉換材料的劣化、電極的劣化。
[0034] 另外，圖1所示的熱電轉換裝置10的方式是利用箭頭所示方向的溫度差而獲得電 動勢（電壓）。
[0035] 另外，熱電轉換裝置10的結構并不限定于圖1的方式，也可W是其他結構。
[0036] 圖2是示意地表示本發(fā)明的熱電轉換裝置的另一例的剖視圖。圖2所示的熱電轉換 裝置110具備基板112、熱電轉換元件140及外敷層116。在熱電轉換元件140中，第1電極118 及第2電極120分別層疊于基板112上相隔的位置，另外，W覆蓋第1電極118及第2電極120的 方式在基板112上層疊有熱電轉換層122。另外，外敷層116W覆蓋熱電轉換元件140的方式 配置。
[0037] 在此，圖2所示的熱電轉換裝置110的方式是利用箭頭所示方向的溫度差而獲得電 動勢（電壓）。
[0038] 并且，在本發(fā)明中，如圖3所示，可W使用彼此相鄰的熱電轉換元件14和共用的基 板12,并將一個熱電轉換元件14的第2電極20和與其相鄰的另一個熱電轉換元件14的第1電 極18進行電連接，從而使各熱電轉換元件14串聯(lián)連接而作為包含熱電轉換模塊30的熱電轉 換裝置210。即，在熱電轉換模塊30中，在相鄰的熱電轉換元件14中共用電極(例如，相鄰的 熱電轉換元件14彼此將1個電極兼作第1電極和第2電極）。
[0039] 另外，在熱電轉換裝置210中，W覆蓋串聯(lián)連接熱電轉換元件14而形成的熱電轉換 模塊30的方式配置有外敷層16。
[0040] 接著，對構成本發(fā)明的熱電轉換裝置的各層(基板、電極、熱電轉換層、外敷層等） 進行詳述。
[0041 ] < 基板 >
[0042] 具有本發(fā)明的熱電轉換裝置的基板并無特別限定，但優(yōu)選選擇在電極的形成、熱 電轉換層的形成時不易受影響的基板。
[0043] 作為運種基板，可W舉出例如玻璃基板、透明陶瓷基板、金屬基板、塑料薄膜等，其 中，從成本、柔性的觀點來看，優(yōu)選為塑料薄膜。
[0044] 作為塑料薄膜的具體例，可W舉出聚對苯二甲酸乙二醋薄膜、聚間苯二甲酸乙二 醋薄膜、聚糞二甲酸乙二醋薄膜、聚對苯二甲酸下二醇醋薄膜、聚對苯二甲酸1，4環(huán)己二甲 醋薄膜、聚2,6-糞二簇乙二醇醋薄膜、雙酪A與異及對苯二甲酸的聚醋薄膜等聚醋薄膜； ZEONOR薄膜（JAPAN ZEON CO. ,LTD.制造）、ART0N薄膜（JSR CO. ,LTD.制造）、洲MILITE FS1700(洲MIT0M0BAKELITEC0.，LTD.制造）等聚環(huán)締控薄膜；KAPT0N(DUP0NT-T0RAY CO.，LTD.制造）、APICAUKA肥KACO.，LTD.制造）、UPILEX(U肥INDUSTRIESCO.，LTD.制 造）、POMIRAN(ARAKAWA C皿MICAL CO. ,LTD.制造）等聚酷亞胺薄膜；PUREACE(TEIJIN C皿MICALS CO. ,LTD.制造）、化ME"KA肥KA CO. ,LTD.制造）等聚碳酸醋薄膜；SUMILITE 尸51100(51]]\01'(^0 84邸1口6 0).，1；10.制造）等聚酸酸酬薄膜;1'01^^魁(1'01?4￥0).，1；10. 制造)等聚苯硫酸薄膜等。
[0045] 其中，從易得性、100°CW上的耐熱性、經濟性及效果的觀點來看，優(yōu)選市售的聚對 苯二甲酸乙二醋薄膜、聚糞二甲酸乙二醋薄膜、聚酷亞胺薄膜、聚碳酸醋薄膜等。
[0046] 在本發(fā)明中，基板的厚度根據使用目的而能夠適當地選擇，但例如在使用塑料薄 膜的情況下，通常優(yōu)選使用5~500WI1的塑料薄膜。
[0047] 另外，在基板的表面可W具有易粘結層。在基板的表面具有易粘結層，由此在能夠 提高與其他層之間的密合性方面是優(yōu)選的。
[0048] 易粘結層的材料根據形成于基板上的部件的形成材料可W利用各種能夠提高密 合性的材料。具體而言，可W例舉明膠、聚乙締醇(PVA)、丙締酸樹脂、聚氨醋樹脂、聚醋樹脂 等。其中，可優(yōu)選例舉丙締酸樹脂、聚氨醋樹脂及聚醋樹脂。
[0049] 并且，易粘結層也可W含有碳化二亞胺交聯(lián)劑、異氯酸醋交聯(lián)劑、=聚氯胺交聯(lián)劑 等交聯(lián)劑等。
[0050] 另外，根據需要也可W形成2層結構等多層易粘結層。
[005?；瘶O）
[0052]在熱電轉換裝置中，通過在電極(第1電極及第2電極)上連接配線而可W取出通過 加熱等產生的電力化能）。并且，如圖3所示，通過將熱電轉換元件向排列方向進行排列，且 將相鄰的熱電轉換元件彼此的第1電極和第2電極進行連結（由1個電極形成），從而形成熱 電轉換模塊。
[0053] 電極(第I電極及第2電極)的尺寸、厚度，根據所形成的熱電轉換元件的大小等，只 要將無損失地可靠地取出所產生的電力的尺寸適當地進行設定即可。
[0054] 并且，在獲得較高的導電性的方面，優(yōu)選電極(第1電極及第2電極）的厚度為50~ 2000nm。
[0055] 電極（第1電極及第2電極）的材料并無特別限定，作為其材料可W舉出例如IT0、 ZnO等透明電極材料;銀、銅、金、侶等金屬電極材料;CNT、石墨締等碳材料;P抓0T/PSS等有 機材料。并且，也可W使用分散有銀、碳黑等導電性微粒的導電糊料、及含有銀、銅、侶等金 屬納米線的導電糊料等形成電極。
[0056] (熱電轉換層）
[0057] 具有熱電轉換元件的熱電轉換層只要至少含有有機熱電轉換材料，則并無特別限 定。
[0058] 有機熱電轉換材料是指可進行熱電轉換的有機材料(熱電轉換有機材料），在熱電 轉換裝置的熱電轉換特性更優(yōu)異的方面，優(yōu)選包含選自由導電性納米碳材料及導電性高分 子構成的組的至少一種。在熱電轉換層中可W僅包含導電性納米碳材料及導電性高分子中 的任一種，也可W包含兩種。其中，在熱電轉換元件的熱電轉換性能更優(yōu)異的方面，優(yōu)選熱 電轉換層至少包含導電性納米碳材料(尤其碳納米管）。
[0059] W下，關于導電性納米碳材料及導電性高分子分別進行詳述。
[0060] (導電性納米碳材料）
[0061] 在本發(fā)明中，作為熱電轉換材料而利用的導電性納米碳材料并無特別限定，能夠 使用現(xiàn)有公知的納米碳材料(含碳導電性納米材料）。
[0062] 并且，導電性納米碳材料的尺寸只要為納米尺寸(小于1皿)則并無特別限定，例如 后述碳納米管、碳納米纖維等只要平均短徑為納米尺寸(例如平均短徑為SOOnmW下）即可。
[0063] 作為上述導電性納米碳材料，具體而言，例如可W舉出碳納米管（W下也稱作 "CNT"。）、碳納米纖維、石墨、石墨締、