成果報告書詳細
管理番号20110000001255
タイトル平成21年度成果報告書  平成21年度第2回採択産業技術研究助成事業 09C46501d ナノ結晶による低熱伝導率化を利用したシート状熱電発電モジュールの開発 平成21年度中間
公開日2011/10/12
報告書年度2009 - 2009
委託先名産業技術総合研究所馬場創
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部
和文要約エアロゾルデポジション法(AD法)でガラス基板から剥離することなく700μm/minの成膜速度で熱電厚膜(AD膜)を成膜することに成功した。AD膜の熱伝導率を同じ原料粉末を用いた焼結体と比較した結果、76%低い0.23W/mKの値が得られた。これはすなわち76%の熱電特性向上に寄与する。AD膜は成膜後、膜表面を研磨しても基板から剥がれることなく基板に強固に密着しており、研磨した膜表面は鏡のような金属光沢を有していた。また、AD膜の膜密度はパルス通電焼結体と同程度であることも明らかにした。AD膜と焼結体の電気特性を比較した結果、どちらも開放電圧は同程度であり、ゼーベック係数も同程度であることを明らかにした。現状、AD膜の導電率は、焼結体より1桁程度小さく、AD法によって膜内に導入された結晶粒界や各種欠陥が、フォノンだけでなく、電子にも影響を与えていることが分かった。しかし、原料粉末の前処理やAD法の成膜条件を制御することで導電率の改善が可能であることを明らかにした。さらに厚さ0.175mmや0.0030mmと薄く、比較的フレキシブル性があるガラス基板上へのAD成膜を行い、10対のp型素子とn型素子をガラス基板面内に直列接続した熱電変換モジュールの試作に成功した。
英文要約Thermoelectric thick films have been deposited onto a glass substrate without peeling by aerosol deposition (AD) technique at 700 μm/min. Thermal conductivity of AD film was 0.23 W/mK, the value of which was decreased by 76 % compared with that of conventional sintered bulk material with using same starting powder. It has been suggested that the AD film contribute to improving the 76 % of thermoelectric figure of merit (ZT). After AD deposition, polished film surface had metallic luster as a mirror. Density, open voltage and Seebeck coefficient of the AD film were the same as those of bulk material by using Spark Plasma Sintering (SPS). In contrast, electrical conductivity of the AD film was one digit smaller than that of the bulk material. This result indicates that grain boundary and some kinds of defects within the AD film affected not only phonon conduction, but also electron conduction. Above problem will be solved by pretreatment of raw material powder and control of deposition parameters. Thermoelectric modules with 10 p/n couples have been produced onto flexible glass substrate with the thickness of 0.175 and 0.0030 mm.
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