專利名稱::熱電轉(zhuǎn)換元件、熱電轉(zhuǎn)換模塊及熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及熱電轉(zhuǎn)換元件、熱電轉(zhuǎn)換模塊及熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法。
背景技術(shù):
:近年來,為了防止地球溫室化,二氧化碳的削減成為重要的課題,可以直接將熱轉(zhuǎn)換為電的熱電轉(zhuǎn)換元件作為有效的廢熱利用技術(shù)之一而受到關(guān)注。另外,作為以往的熱電轉(zhuǎn)換元件,己知例如圖6所示具有包括p型熱電轉(zhuǎn)換材料51、n型熱iji轉(zhuǎn)換材料52、低溫側(cè)電極56、高溫側(cè)電極58的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換元件50。該熱電轉(zhuǎn)換兀件50中,2種熱電轉(zhuǎn)換材料51、52是熱和電的能量轉(zhuǎn)換材料,在各自的作為低溫側(cè)端面的低溫側(cè)接合部53b與低溫側(cè)電極56連接。此外,熱電轉(zhuǎn)換材料51、52在作為高溫側(cè)端面的高溫側(cè)接合部53a介以高溫側(cè)電極58連接。并且,該熱電轉(zhuǎn)換元件50中,若給予高溫側(cè)接合部53a和低溫側(cè)接合部53b以溫度差,則丙而塞貝克效應(yīng)產(chǎn)生電動勢,從而獲得電力。何是,采川該熱電轉(zhuǎn)換兀件50的結(jié)構(gòu)時,2種熱電轉(zhuǎn)換材料51、52的連接使用電極56、58,存在電極-熱電轉(zhuǎn)換材料問產(chǎn)生接觸電阻的問題。另外,熱電轉(zhuǎn)換兀件的發(fā)電能力由材料的熱Iti轉(zhuǎn)換特性和給予元件的溫度差決定,熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率(相對于熱電轉(zhuǎn)換元件產(chǎn)生溫度差的方向垂直的面中熱電轉(zhuǎn)換材料部分所占的面積的比例)的影響也較大,通過增加熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率,可以提高熱電轉(zhuǎn)換元件的單位面積的發(fā)電能力。但是,采用像該熱電轉(zhuǎn)換元件50這樣的以往例的結(jié)構(gòu)時,在2種熱電轉(zhuǎn)換材料51、52之間設(shè)有絕緣用的空隙層,因此熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率的增加自然存在極限。此外,由于在2種熱電轉(zhuǎn)換材料51、5'2之間設(shè)有絕緣用的空隙,因此容易因墜落等的沖擊而損傷,存在可靠性低的問題。如上所述,為了提高熱電轉(zhuǎn)換元件的發(fā)電能力,希望增加熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率。作為解決該課題的一種方法,提出了具有p型、n型熱電轉(zhuǎn)換材料直接接合的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換元件(參照專利文獻l、2)。該專利文獻1和專利文獻2中所示的直接接合型的熱電轉(zhuǎn)換元件中,p型、n型熱電轉(zhuǎn)換材料直接接合,不需要在兩者之間設(shè)置空隙等,因此可以增加熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率。艮P,專利文獻l中示出了交替層疊p型、n型熱電轉(zhuǎn)換材料而得的熱電轉(zhuǎn)換元件,其中,p型、n型熱電轉(zhuǎn)換材料電連接,層疊界面的除接合區(qū)域以外的區(qū)域隔有絕緣層。在這里,絕緣層通過將如下的混合材料燒成而得-包含選自Zr02、Al20:i、MgO、Ti02和Y20:i的l種或2種以上的絕緣體陶瓷和玻璃,玻璃含有Si02、B20:i、A1A和堿土金屬氧化物,玻璃的含有比例為1050重量%。此外,P型、n型熱電轉(zhuǎn)換材料是將對鐵硅化物(FeSi》進行改性所得的材料燒成而得的材料。然而,專利文獻l中所示的熱電轉(zhuǎn)換元件的情況下,由于熱電轉(zhuǎn)換材料采用鐵硅化物(FeSi2)類的材料,岡此需要在真空中燒成的特殊燒成方法,存在導致成本增加和制造工序的復(fù)雜化的問題。此外,因為鐵硅化物類材料的熱導率高,所以還存在不易使熱電轉(zhuǎn)換元件具有溫度差的問題,且可能會因高溫而氧化、劣化。此外,作為其他熱電轉(zhuǎn)換元件,提出了通過將2種以上的氧化物半導體的粉末重疊2層以上填充于模具,在加壓下進行放電等離子體燒結(jié),從而接合p型、n型半導體材料而得的熱電轉(zhuǎn)換元件(參照專利文獻2)。然而,專利文獻2中所示的熱電轉(zhuǎn)換元件的情況下,雖然熱電轉(zhuǎn)換材料采用氧化物的熱電轉(zhuǎn)換材料,但例勿In咽熱電轉(zhuǎn)換材料采用將纖鋅礦刑結(jié)構(gòu)的ZnO改性而得的材料,p型熱電轉(zhuǎn)換材料釆用正方晶結(jié)構(gòu)的Ni0。兩者的燒結(jié)溫度也不同,所以需要在加壓、即維持形狀的同時進行燒結(jié),與專利文獻l的情況同樣,存在導致成本增加和制造工序的復(fù)雜化的問題。此外,作為構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn)換材料,提出了呈化學式(La卜xBa丄Cua,、(LaHSi'、.)2Cu(^或(Y卜xBax)2CLi(^中的任一種組成且式中的x取(Xx<1的范圍內(nèi)的值的熱電材料(專利文獻3)。此外,該專利文獻3中記載,熱電材料的燒成溫度為1100°C/5小時。此外,作為構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換元件的熱電轉(zhuǎn)換材料,公開了對以化學式Nd2Cu04表示的復(fù)合氧化物摻雜Zr或Pr而成的熱電轉(zhuǎn)換材料(參照專利文獻4)。此外,該專利文獻4中記載,熱電材料的燒成溫度為110(TC/10小時。然而,實際情況是,專利文獻3、專利文獻4中所示的現(xiàn)有技術(shù)中,雖然記載有氧化物的熱電轉(zhuǎn)換材料的組成及其燒成條件,但關(guān)于為了獲得小型且高性能的熱電轉(zhuǎn)換元件所必需的n型、p型的熱電轉(zhuǎn)換材料的組合及其直接接合方法,沒有提出具體的方案。專利文獻l:日本專利特開平8-32128號公報專利文獻2:日本專利特開2002-118300號公報專利文獻3:日本專利特公平6-17225號公報專利文獻4:日本專利特開2000-12914號公報
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述實際情況而完成的發(fā)明,其目的在于使用由氧化物形成的P型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料,實現(xiàn)p型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料直接接合且熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率大的熱電轉(zhuǎn)換元件的同時,提供于高溫下也可在不因氧化而導致劣化的情況下使用、耐沖擊性良好且小型、高特性的熱電轉(zhuǎn)換元件、熱電轉(zhuǎn)換模塊及熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法。為了解決上述課題,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件是具有以下的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換元件在p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料與n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的接合面的一部分區(qū)域,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料直接接合,在所述接合面的其他區(qū)域,所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料介以絕緣材料接合;其特征在于,使所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和所述絕緣材料同時燒結(jié)而得。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的特征還在于,使所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和所述絕緣材料在大氣中同時燒結(jié)而得。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的特征還在于,所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料以呈層狀轉(zhuǎn)鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式A2B04表示的物質(zhì)為主要成分,所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式D2E04表示的物質(zhì)為主要成分;其中,A為至少包括La的l種或多種元素,B為至少包括Cu的l種或多種元素,D為包括Pr、Nd、Sm、Gd中的至少l種的l種或多種元素,E為至少包括Cu的l種或多種元素。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的特征還在于,所述絕緣材料包含氧化物和玻璃。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的特征還在于,作為所述玻璃,采用軟化點為550750°C的玻璃。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊的特征在于,具備多個熱電轉(zhuǎn)換元件。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的特征在于,包括對P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片進行成形的工序;對n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片進行成形的工序;在所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片的接合面的除-一部分以外的區(qū)域配置絕緣材料的工序;將所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片層疊而形成層疊體的丁序,該^疊體中,在未配置所述絕緣材料的區(qū)域,所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和所述n型氧化物熱iil轉(zhuǎn)換材料片直接接合,在配置有所述絕緣材料的區(qū)域,所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片介以所述絕緣材料接合;將所述層疊體燒成為一體,使所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和所述絕緣材料共燒結(jié)的工序。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換兀件的制造方法的特征還在于,使所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和所述絕緣材料在大氣中一體燒結(jié)。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的特征還在于,所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式A^^表不的物質(zhì)為主要成分的材料,所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式D^0,表示的物質(zhì)為4〖要成分的材料;其中,A為至少包括La的l種或多種元素,B為至少包括Cu的l種或多種兀素,D為包括Pr、Nd、Sm、Gd中的至少l種的l種或多種元素,E為至少包括Cu的l種或多種元素。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的特征還在于,所述絕緣材料包含氧化物和玻璃。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法的特征還在于,作為所述玻璃,采用軟化點為55075(TC的玻璃。本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件因為在P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的接合面的一部分區(qū)域,使p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料直接接合,在接合面的其他區(qū)域,將P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料介以絕緣材料接合,所以與像以往那樣將p型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料介以電極接合的情況相比,不僅可以提高熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率,提高發(fā)電能力,而且可以減小接合部的電阻。此外,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料通過直接接合和介以絕緣材料的接合而在接合面可靠地接合,所以不僅可以使耐沖擊性提高,而且與通過介以空隙來進行絕緣的以往的熱電轉(zhuǎn)換元件的情況相比,可以使絕緣層變薄,能夠?qū)崿F(xiàn)高集成化。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件可以制成p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和絕緣材料在大氣中同時燒結(jié)而得的元件,該情況下,可以簡化制造工序,能夠提供經(jīng)濟性良好的熱電轉(zhuǎn)換元件。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法中,形成在未配置絕緣材料的區(qū)域P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片直接接合且在配置有絕緣材料的區(qū)域p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和n型氧化物熱Ili轉(zhuǎn)換材料片介以絕緣材料接合的層疊體,將該層疊體燒成為一體,使P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和絕緣材料共燒結(jié),所以可以實現(xiàn)P型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料直接接合且熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率人的熱電轉(zhuǎn)換元件。此外,P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式A^O丄其中,A為至少包括La的l種或多種元素,B為至少包括Cu的l種或多種元素)表示的物質(zhì)為主要成分的材料,n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式D2E0J其中,D為包括Pr、Nd、Sm、Gd中的至少l種的l種或多種元素,E為至少包括Cu的l種或多種元素)表示的物質(zhì)為主要成分的材料,同時所述絕緣材料釆用包含氧化物和玻璃的材料的情況下,可以使P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和絕緣材料在大氣中體燒結(jié),能夠?qū)崿F(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換材料的占有率大的熱電轉(zhuǎn)換元件。此外,通過使用上述的材料,將p型、n型熱電轉(zhuǎn)換材料-一體燒成的情況下,可以使兩者的燒成時的收縮行為接近,所以能夠防止P型、n型的熱電轉(zhuǎn)換材料之間如發(fā)生剝離或開裂等缺陷,能夠進一步降低P型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料間的接觸電阻。此外,通過使用包含氧化物和玻璃的材料作為絕緣材料,可以使絕緣材料的燒結(jié)性與P型和n型熱電轉(zhuǎn)換材料匹配,能夠在不使用特別的燒成方法和氣氛的情況下將P型熱電轉(zhuǎn)換材料、n型熱電轉(zhuǎn)換材料和絕緣材料同時燒成。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件由于p型熱電轉(zhuǎn)換材料、n型熱電轉(zhuǎn)換材料和絕緣材料分別使用氧化物材料且不使用接合用電極,因此于高溫下也可在不因氧化而導致劣化的情況下使用。此外,使P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和絕緣材料共燒結(jié)的情況下,各材料間的空隙消失,可以充分提高接合強度。此外,通過使它們共燒結(jié),不僅不需要另外設(shè)置材料的接合工序,而且因無需接合用電極而不需要其制造工序,所以可以削減制造成本。此外,構(gòu)成絕緣材料的玻璃采用玻璃軟化點為55075(TC的玻璃的情況下,可以抑制絕緣層的構(gòu)成材料擴散至擴散層,獲得特性良好的熱電轉(zhuǎn)換元件。此外,本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換模塊具備多個高集成化、高強度化的上述本發(fā)明的熱電轉(zhuǎn)換元件,可以提供小型、熱電轉(zhuǎn)換材料間的接觸電阻低、特性良好的熱電轉(zhuǎn)換模塊。圖l是表示本發(fā)明的實施方式l的熱電轉(zhuǎn)換元件的圖。圖2是表示本發(fā)明的實施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊的圖。圖3是表示用于與本發(fā)明的實施例的熱電轉(zhuǎn)換元件比較而制成的比較例的熱電轉(zhuǎn)換元件的圖。圖4是表示本發(fā)明的實施例的熱電轉(zhuǎn)換元件(試樣2)的溫度差與無負荷時電動勢的關(guān)系的圖。圖5是表示本發(fā)明的實施例的熱電轉(zhuǎn)換元件(試樣2)的上表面為40(TC、下表面為2(TC的溫度條件下的輸出功率特性的圖。圖6是表示以往的熱電轉(zhuǎn)換元件的圖。符號的說明IO:熱電轉(zhuǎn)換元件,ll:p型熱電轉(zhuǎn)換材料(p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料),12:n型熱電轉(zhuǎn)換材料(n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料),13:絕緣材料(復(fù)合絕緣材料),14a:第一電極,14b:第二電極,15a:高溫側(cè)接合部,15b:低溫側(cè)接合部,16:接合面,16a:接合面的一部分的區(qū)域,16b:接合面的其他區(qū)域。實施發(fā)明的最佳方式以下,示出本發(fā)明的實施方式,對本發(fā)明的特征點進行更詳細的說明。(實施方式l)圖1是表示本發(fā)明的一種實施方式(實施方式1)的熱電轉(zhuǎn)換元件10的圖。如圖1所示,該實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換元件10具備由以氧化物為主要成分的材料形成的P型熱電轉(zhuǎn)換材料(以下稱為"P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料")ll和由以氧化物為主要成分的材料形成的n型熱電轉(zhuǎn)換材料(以下稱為"n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料")12。此外,實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換元件10中,在p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12的接合面16的一部分區(qū)域16a,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料11和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12在不介以電極等的情況下直接接合。此外,兩者的接合虎116中,在除直接接合的一部分區(qū)域16a之外的其他「x:域16b,具有p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12介以包含氧化物和玻璃的絕緣材料(復(fù)合絕緣材料)13接合的結(jié)構(gòu)。此外,在p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料11的下部配置有用于獲取電力的第一電極14a,在n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll的下部配置有用于獲取電力的第二電極14b。此外,該實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換兀件10如卜—構(gòu)成p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12直接接合的一側(cè)成為高溫側(cè)接合部15a,形成有第一電極14a、第二電極14b的--側(cè)成為低溫側(cè)接合部15b。并且,該實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換元件10中,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12采用以氧化物為主要成分的材料。作為p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料,采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成10式A2B04表示的物質(zhì)為主要成分的材料。P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll的組成式A2B04中的A較好是包括La(鑭)。此外,較好是將Sr在AhSrx中于0《x〈0.2的范圍內(nèi)進行置換。通過選擇La作為A,可以實現(xiàn)p型的熱電轉(zhuǎn)換材料,而通過將Sr在0《x〈0.2的范圍內(nèi)進行置換,可以實現(xiàn)材料的低電阻化。如果Sr在O.2以上,雖然可以獲得低電阻化的效果,但是塞貝克系數(shù)低,僅能獲得小電動勢。此外,B是至少包括Cu的l種或多種元素。此外,作為n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料,采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式D2E04表示的物質(zhì)為主要成分的材料。n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12的組成式D2EO,中的D較好是包括Pr(鐠)、Nd(釹)、Sm(釤)、Gd(釓)中的至少一種。此外,較好是將Ce在DhCe,中于0《y〈0.2的范圍內(nèi)進行置換。通過選擇Pr、Nd、Sm、Gd中的至少一種作為D,可以實現(xiàn)n型的熱電轉(zhuǎn)換材料,而通過將Ce在0《y〈0.2的范圍內(nèi)進行置換,可以實現(xiàn)材料的低電阻化。如果Ce在0.2以上,雖然可以獲得低電阻化的效果,但是塞貝克系數(shù)低,僅能獲得小電動勢。此外,E是至少包括Cu的l種或多種元素。此外,復(fù)合絕緣材料由氧化物和玻璃的混合物構(gòu)成,其構(gòu)成材料及組成考慮與P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的共燒成所需的條件等適當選擇。關(guān)于氧化物,可以使用例如Mg2SiO.,(鎂橄欖石)。此外,還可以使用BaTiO:i。此外,關(guān)于玻璃,較好是以軟化點在55075(TC的范圍內(nèi)的條件選擇構(gòu)成要素。如果玻璃的軟化點低于550°C,則玻璃的構(gòu)成元素擴散至熱電轉(zhuǎn)換材料而輸出功率特性降低,因此玻璃軟化點較好是在55(TC以上。此外,如果玻璃的軟化點在75(TC以上,則由氧化物和玻璃構(gòu)成的復(fù)合絕緣材料的燒成溫度升高,與熱電轉(zhuǎn)換材料的同時燒成變得困難,所以玻璃的軟化點較好是在75(TC以下。此外,關(guān)于復(fù)合絕緣材料中的玻璃的含有比例,只要可以與氧化物熱電材料同時燒成即可,沒有特別限定,如果玻璃的含量過多,則可能會玻璃的構(gòu)成元素擴散至熱電轉(zhuǎn)換材料而輸出功率特性降低,所以復(fù)合絕緣材料中的玻璃的含有比例較好是在20重量%以下。還有,作為在本發(fā)明中優(yōu)選使用的玻璃,可以例示Li^-ZnO-B20:i-Si02類玻璃等。第一電極14a和第二電極14b是用于獲取電力的端子用電極,該實施方式1中,與低溫側(cè)的端部連接,但電極的配置位置并不特別限定于此,可以與高溫側(cè)連接,也可以與低溫側(cè)及高溫側(cè)連接。但是,與高溫側(cè)連接的情況下,產(chǎn)生電極的氧化、遷移的問題時,較好是與低溫側(cè)連接。下面,對實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換元件10的制造方法進行說明。(1)首先,對以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式A2B04表示的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料為主要成分的P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片進行成形,其中,A為至少包括La的l種或多種元素,B為至少包括Cu的l種或多種元素。(2)接著,對以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式D2E0.,表示的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料為主要成分的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片進行成形,其中,D為包括Pr、Nd、Sm、Gd中的節(jié)少l種的l種或多種兀索,E為至少包括Cu的l種或多種元素。(3)然后,在p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料.片和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片的接合面的除一部分區(qū)域以外的區(qū)域配置包含氧化物和玻璃的復(fù)合絕緣材料。作為復(fù)合絕緣材料,使用例如摻合Mg^i(^和玻璃而得的材料。(4)接著,將p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片層疊而形成層疊體,該層疊體中,在未配置復(fù)合絕緣材料的區(qū)域,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片直接接合,在配置有復(fù)合絕緣材料的區(qū)域,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片介以復(fù)合絕緣材料接合;(5)然后,將層疊體燒成為一休,使p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和復(fù)合絕緣材料共燒結(jié)。(6)其后,通過在經(jīng)共燒結(jié)的燒結(jié)體上形成電極,獲得具有如圖l所示的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換元件IO。該實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換元件10中,由相同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的材料形成的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12直接接合,所以不需要在P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12之間具備電極。因此,可以消除在電極與P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的接合部和電極與n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的接合部產(chǎn)生的接觸電阻。此外,因為p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12采用相同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的材料,所以與接合不同材料時的接觸電阻相比,可以減少高溫側(cè)接合部15a處的兩者的接觸電阻。另外,因為,不需要在p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12之間具備電極,所以不會在高溫側(cè)接合部15a發(fā)生金屬的氧化而特性劣化。因此,可以使熱電轉(zhuǎn)換元件10的高溫側(cè)達到更高的溫度。另外,在P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12的接合面16中未直接接合的區(qū)域16b,介以包含氧化物和玻璃的復(fù)合絕緣材料13接合,所以可以實現(xiàn)高密度化、小型化。另外,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12采用同類的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的材料的同時,復(fù)合絕緣材料13使用氧化物和玻璃的復(fù)合材料,所以可以在不使用特別的燒成方法及氣氛的情況下共燒結(jié),能夠高效地制造高特性的熱電轉(zhuǎn)換元件10。還有,不同材料的情況下,如果不使用熱壓、高溫等靜壓或放電等離子休燒結(jié)等特殊的燒成方法,則難以共燒結(jié),所以較好是使用相同結(jié)晶結(jié)構(gòu)的材料。如上所述,如果采用實施方式l的形態(tài),則可以獲得p型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料間的接觸電阻低、于高溫下也可在不因p型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料的氧化而導致劣化的情況下使用、耐沖擊性良好且小型、高性能的熱電轉(zhuǎn)換元件。(實施方式2)圖2是表示本發(fā)明的實施方式2的熱屯轉(zhuǎn)換模塊的簡要構(gòu)成的圖。該實施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊20具有以下的結(jié)構(gòu)接合有多個具有-個P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和一個n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12的熱電轉(zhuǎn)換元件10,且在兩端側(cè)的下部(低溫惻接合部)15b配置有第-電極14a和第二電極1'化。還有,雖然閣2中不fLi了具備三個由一對p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料11和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換元件10的結(jié)構(gòu),但對構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊20的熱電轉(zhuǎn)換元件10的數(shù)量沒有特別限定。13此外,該實施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊20中,作為熱電轉(zhuǎn)換元件IO,采用與上述實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換元件10相同構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換元件10,構(gòu)成一個熱電轉(zhuǎn)換元件10的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12在高溫側(cè)接合部15a直接接合,在接合面的其他區(qū)域介以復(fù)合絕緣材料13接合。并且,一個熱電轉(zhuǎn)換元件10的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll與相鄰的其他熱電轉(zhuǎn)換元件10的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12在低溫側(cè)接合部15b相互直接接合。g卩,在相鄰的熱電轉(zhuǎn)換元件10間,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料與n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料也直接接合。此外,該實施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊20可以通過基于實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換元件10的制造方法的方法制造。具體來說,準備規(guī)定個數(shù)的P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll與n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12以及復(fù)合絕緣材料,經(jīng)過按照如圖2所示的構(gòu)成來接合的工序制成。如上所述,實施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊20具備多個上述實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換兒件IO,即p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料間的接觸電阻低且于高溫下也可在不閑p型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料的氧化lW導致劣化的情況下使用、小型、高性能的熱電轉(zhuǎn)換元件IO,可以獲得小型、耐沖擊性良好且轉(zhuǎn)換效率高的熱電轉(zhuǎn)換模塊。實施例以下,示出本發(fā)明的實施例,對本發(fā)明的特征點進行更詳細的說明。在這里,制作實施例的熱電轉(zhuǎn)換模塊時,首先對將要介于P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料間的絕緣材料進行了研究。具體來說,準備下述表1所示的軟化點不同的玻璃A、玻璃B、玻璃C、玻璃D、玻璃E和玻璃F,將摻合這些玻璃與氧化物(鎂橄欖石(M^SiOj粉末)而得的材料作為絕緣材料,制成熱電轉(zhuǎn)換模塊,考察玻璃軟化點的影響,并對玻璃粉末與鎂橄欖石粉末的比例的最適條件進行了研究。(l)玻璃的軟化點的影響準備以下的熱電轉(zhuǎn)換材料及絕緣材料。(a)p型熱電轉(zhuǎn)換材料:(LauSr。.JCuO,(b)n型熱電轉(zhuǎn)換材料(Pr^Ce。,。5)Cu0.,(c)絕緣材料Mg2SiO,粉末及Li20-ZnO-B20:l-SiCV類的玻璃粉末14還有,作為上述的玻璃粉末,通過改變組成,準備了使軟化點在52081(TC的范圍內(nèi)變化而得的玻璃A、玻璃B、玻璃C、玻璃D、玻璃E和玻璃F這6種玻璃(參照表1)。并且,將以玻璃粉末鎂橄欖石(Mg2SiOj粉末47.5:82.5(重量比)的比例摻合上述的玻璃粉末和鎂橄欖石(Mg2SiOj粉末而得的材料用作絕緣材料(復(fù)合絕緣材料)。〈熱電轉(zhuǎn)換模塊的制作〉使用上述的P型熱電轉(zhuǎn)換材料、n型熱電轉(zhuǎn)換材料和絕緣材料,制成pn結(jié)為8對的熱電轉(zhuǎn)換模塊。接著,以大氣中975102(TC的燒成條件進行燒成,考察元件的開裂或?qū)觿冸x的發(fā)生狀況。具體來說,分別制成10個試樣(熱電轉(zhuǎn)換模塊),將有至少l個發(fā)生元件的開裂或?qū)觿冸x的條件評價為X,將10試樣全部未發(fā)生元件的開裂或?qū)觿冸x的條件評價為O。其結(jié)果示于表l。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表1可知,如果玻璃的軟化點不足55(TC,則由于玻璃的構(gòu)成元素擴散至元件且復(fù)合絕緣材料的燒成溫度下降的原因,會發(fā)生元件的開裂或?qū)觿冸x,因此不理想。此外,如果玻璃的軟化點超過75(TC,則由玻璃和Mg^i(^構(gòu)成的復(fù)合絕緣材料的燒成溫度高,與熱電轉(zhuǎn)換材料的同時燒成變得困難,發(fā)生開裂或剝離。(2)玻璃粉末和Mg2SiO。粉末的比例的最適化數(shù)據(jù)準備軟化點為61(TC的使表l的玻璃C和Mg2Si0.,粉末的比例在0:10030:70的范圍內(nèi)變化而得的絕緣材料,使用與上述(l)的情況同樣的p型熱電轉(zhuǎn)換材料、n型熱電轉(zhuǎn)換材料,制成pn結(jié)為8對的熱電轉(zhuǎn)換模塊,考察元件的開裂或?qū)觿冸x的發(fā)生狀況。還有,具體來說,分別制成10個試樣(熱電轉(zhuǎn)換模塊),將有至少l個發(fā)生元件的開裂或?qū)觿冸x的條件評價為X,將10試樣全部未發(fā)生元件的開裂或?qū)觿冸x的條件評價為O。其結(jié)果示于表2。條件12345678玻璃粉末(玻璃c)(重量%)05101517.5202530MgaSiO;粉末(重量%)10095908582.5807570元件的開裂、剝離的發(fā)生狀況X〇〇〇〇〇〇X由表2可知,玻璃粉末和Mg」SiO.,粉末的混合比例較好是在5:9525:75(重量比)的范圍內(nèi)。如果玻璃的比例超過25重量%,則由于玻璃的構(gòu)成元素擴散至元件且復(fù)合絕緣材料的燒成溫度下降的原岡,會發(fā)生元件的開裂或?qū)觿冸x,因此不理想。此外,如果玻璃的比例不足5重量%,則由玻璃和Mg2SiO1構(gòu)成的復(fù)合絕緣材料的燒成溫度高,與熱電轉(zhuǎn)換材料的同時燒成變得困難,發(fā)生開裂或剝離。(實施例的熱電轉(zhuǎn)換模塊(試樣1、2)的制作)首先,作為p型熱電轉(zhuǎn)換材料的起始原料,準備La20:,、SrCOhCuO。此外,作為n型熱電轉(zhuǎn)換材料的起始原料,準備PrsO,'、Ce02、Cu0或者N線、Ce02、Cu0。接著,按照表3的組成稱量這些起始原料。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>然后,向這些粉末添加作為溶劑的純水,進行16小時的球磨機混合而制成漿料。使該漿料干燥,再在大氣中于90(TC進行預(yù)燒結(jié)。將預(yù)燒結(jié)得到的粉末進行40小時的球磨機粉碎。向所得的粉末添加純水、粘合劑等混合,進行漿料化。接著,將所得的漿料通過刮刀法成形為片狀,從而獲得厚度為50um的P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和同樣厚度為50um的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片。此外,作為復(fù)合絕緣材料,將Mg2SiO4粉末、玻璃粉末、淸漆、溶劑混合,使用軋機制成絕緣糊料。還有,作為玻璃粉末,使用將軟化點調(diào)整至61(TC的Li20-Zn0-B20:「Si02類的玻璃粉末。此外,將玻璃粉末和Mg2SiO,粉末的混合比例設(shè)為17.5:82.5(重量比),制成絕緣糊料。在如上所述得到的P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片、n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片上以10iim的厚度印刷々l1上所述制成的絕緣糊料。然后,依次層疊4塊未印刷絕緣糊料的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片、1塊印刷有10um的絕緣糊料的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片、4塊未印刷絕緣糊料的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片、l塊印刷有10ym的絕緣糊料的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片,將其交替層疊而形成25對,制成層疊體。然后,將制成的層疊體通過等靜水壓法以200MPa壓接后,用切割機切割成規(guī)定的火小,得到成形體。將所得的成形體于48(TC脫脂后,在大氣中于900105(TC燒成,得到燒成體。然后,研磨所得的燒成體,在兩側(cè)面的下端絲網(wǎng)印刷Ag糊料,在約700'C燒接,從而形成電力獲取用的電極(該實施例中為Ag電極),獲得作為本發(fā)明的實施例的熱電轉(zhuǎn)換模塊的試樣1和2。該試樣1和2的熱電轉(zhuǎn)換模塊具備25個具有與上述實施方式1的熱電轉(zhuǎn)換元件10同樣的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換元件,與圖2所示的實施方式2的熱電轉(zhuǎn)換模塊20同樣,具有一個熱電轉(zhuǎn)換元件的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料與相鄰的其他熱電轉(zhuǎn)換元件的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料在低溫側(cè)接合部相互直接接合的結(jié)構(gòu)。(比較用的熱電轉(zhuǎn)換模塊(試樣3)的制作)為了與上述實施例的熱電轉(zhuǎn)換模塊進行比較,通過以下的方法制成比較用的試樣3。首先,作為p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的起始原料,準備La20:"SrCO:i、CuO。此外,作為n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的起始原料,準備PrhO,'、CeO"CuO。接若,按照友4的組成稱量這些起始原料。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>然后,向這些粉末添加作為溶劑的純水,進行16小時的球磨機混合而制成漿料。使該漿料千燥,再在大氣中于90(TC進行預(yù)燒結(jié)。接著,向所得的粉末添加粘合劑,以純水為溶劑進行16小時的球磨機混合。然后,使所得的漿料干燥,再使用壓機以1000kg/cW進行成形。將所得的成形體,即將成為P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的成形體和將成為n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的成形體在40(TC脫脂,再分別在大氣中于900105(TC進行燒成。將燒成后的成形體(P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12(參照圖3))分別切割成2.4mmX1.4畫iX3.6mm。然后,將切割得到的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12空開1.5mm的間隔放置于尺寸為25mmX25mm、厚500wm的Al203板19上,絲網(wǎng)印刷Ag電極18而形成24對pn接合對。以Al20:i板19夾持p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12,在約70(TC燒接,從而接合熱電轉(zhuǎn)換材料。藉此,如圖3所示,獲得具有以下結(jié)構(gòu)的比較例的熱電轉(zhuǎn)換元件(試樣3):具備24個(圖3中僅示出了一列量的6個)由p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12介以連接電極18a連接而成的熱電轉(zhuǎn)換元件10,且一個熱電轉(zhuǎn)換元件10的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料ll與相鄰的其他熱電轉(zhuǎn)換元件10的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料12在低溫側(cè)介以連接電極18b相互接合,且在兩端側(cè)配置有電力獲取用的第一電極14a和第二電極14b。(比較用的熱電轉(zhuǎn)換模塊(試樣4)的制作)另外,試圖通過以下的方法制作比較用的熱電轉(zhuǎn)換模塊(試樣4),但如后所述,燒成工序中發(fā)生剝離,無法獲得想要的熱電轉(zhuǎn)換模塊。首先,準備作為P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的起始原料的NiO,同時準備作為n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的起始原料的ZnO。接著,向這些粉末添加作為溶劑的純水,進行4()小時的球磨機粉碎。向所得的粉末添加純水、粘合劑等混合,進行漿料化。將所得的漿料通過刮刀法成形為片狀,得到P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片。此外,作為復(fù)合絕緣材料,將Mg2SiO,粉末、玻璃粉末、清漆、溶劑混介,使ffl軋機制成絕緣糊料。還有,在這里,作為玻璃粉末,也使用將軟化點調(diào)整至61(TC的Li20--Zn0-B刀「Si0」類的玻璃粉末。此外,將玻璃粉末和Mg2Si(^粉末的混合比例設(shè)為17.5:82.5(重量比),制成絕緣糊料。在如上所述得到的P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片上以10Um的厚度印刷絕緣糊料。然后,依次層疊4塊未印刷絕緣糊料的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片、1塊印刷有10um的絕緣體的p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片、4塊未印刷絕緣糊料的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片、l塊印刷有10ym的絕緣體的n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片,將其交替層疊而形成25對。將所得的層疊體通過等靜水壓法以200MPa壓接后,用切割機切割成規(guī)19定的大小,得到成形體。然后,將所得的成形體于48(TC脫脂后,再在大氣中于9001400'C進行燒成。但是,構(gòu)成成形體的NiO和ZnO的燒成工序中的收縮行為的差異大,燒成時發(fā)生剝離,無法獲得可供特性評價的試樣。(評價)對于如上所述制成的作為本發(fā)明的實施例的熱電轉(zhuǎn)換模塊的試樣1和2以及作為比較例的熱電轉(zhuǎn)換模塊的試樣3,考察無負荷時的熱電動勢、熱電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的輸出功率、尺寸、強度等,評價其特性。評價特性時,對于上述的實施例的試樣和比較例的試樣,進行溫度調(diào)整,使作為低溫側(cè)的下端為2(TC,作為高溫側(cè)的上端為40(TC。另外,通過電子負荷裝置測定這時的無負荷時熱電動勢。接著,通過電子負荷裝置改變與熱電轉(zhuǎn)換元件連接的負荷,測定電壓值、電流值,從而算出輸出功率。此外,通過千分尺測定各試樣的尺寸。另外,使各試樣從離地lm處墜落,考察有無電極的剝離等,評價耐沖擊性。溫度差38(TC吋的熱電動勢、輸山功率、面積尺寸、單位面積的輸出功率、墜落試驗中的強度的評價結(jié)果不于表5。[表5]無負荷時熱電動勢(V)輸出功率(w)面積尺寸(cmXcm)單位面積的輸出功率(W/cm2)墜落試驗中的耐沖擊性試樣l(實施例)1.350.00630.8X1.00.0079良好試樣2(實施例)1.850.02130.7X1.00.0304良好試樣3(比較例)0.800.03102.5X2.50.0050不佳還有,表5中的面積尺寸為俯視各試樣時的寬X長的尺寸,爭位面積的20輸出功率為輸出功率除以面積所得的值。如圖5所示,比較例的試樣3的情況下,確認雖然輸出功率大,但面積也大,單位面積的輸出功率較小,僅為0.0050W/cm2。此外,比較例的試樣(試樣3)的情況下,墜落試驗中,確認電極剝離,形成無法電連接的狀態(tài)。與之相對,實施例的試樣1和2的情況下,熱電動勢、單位面積的輸出功率好于比較例的試樣(試樣3),且墜落試驗中,完全沒有發(fā)現(xiàn)電極的剝離等損傷,確認電連接也沒有任何問題。此外,關(guān)于實施例的試樣(試樣2)的溫度差與無負荷時電動勢的關(guān)系示于圖4,輸出功率特性示于圖5。如圖4和圖5所示,可知本發(fā)明的實施例的試樣2的熱電轉(zhuǎn)換模塊具有良好的熱電轉(zhuǎn)換特性。還有,確認本發(fā)明的實施例的試樣1也具有與試樣2接近的熱電轉(zhuǎn)換特性。還有,本發(fā)明并不局限于上述實施方式和實施例,關(guān)于p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料的組成及其原料、構(gòu)成復(fù)合絕緣材料的原料的種類及玻璃的配比、熱電轉(zhuǎn)換元件和熱屯轉(zhuǎn)換模塊的具體結(jié)構(gòu)、制造時的具體條件(例如尺寸和燒成條件、構(gòu)成熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱電轉(zhuǎn)換兀件的數(shù)量等),可以在發(fā)明的范圍內(nèi)加以各種應(yīng)用、變形。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述,如果采用本發(fā)明,則可以獲得p型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料間的接觸電阻低且于高溫下也可在不因P型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料的氧化而導致劣化的情況下使用、特性良好的熱電轉(zhuǎn)換兀件、熱電轉(zhuǎn)換模塊。因此,本發(fā)明可以廣泛地適用于各種
技術(shù)領(lǐng)域:
中需要將熱直接轉(zhuǎn)換為電的情況。2權(quán)利要求1.一種熱電轉(zhuǎn)換元件,它是具有以下的結(jié)構(gòu)的熱電轉(zhuǎn)換元件在p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料與n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料之間的接合面的一部分區(qū)域中,p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料直接接合,在所述接合面的其他區(qū)域中,所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料通過絕緣材料接合;其特征在于,所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和所述絕緣材料共燒結(jié)而得。2.如權(quán)利要求l所述的熱電轉(zhuǎn)換元件,其特征在于,所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和所述絕緣材料在大氣中共燒結(jié)而得。3.如權(quán)利要求1或2所述的熱電轉(zhuǎn)換元件,其特征在于,所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式A2B0,表示的物質(zhì)為主要成分,所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式D2E04表示的物質(zhì)為主要成分;其中,A為至少包括U的1種或多種元素,B為至少包括Cu的l種或多種元素,D為包括Pr、Nd、Sm、Gd中的至少l種的l種或多種元素,E為至少包括Cu的l種或多種元素。4.如權(quán)利要求13中的任一項所述的熱電轉(zhuǎn)換元件,其特征在于,所述絕緣材料包含氧化物和玻璃。5.如權(quán)利要求4所述的熱電轉(zhuǎn)換元件,其特征在于,作為所述玻璃,采用軟化點為55075(TC的玻璃。6.—種熱電轉(zhuǎn)換模塊,其特征在于,具備多個權(quán)利要求15中的任一項所述的熱電轉(zhuǎn)換元件。7.—種熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法,其特征在于,具備以下的工序?qū)型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片進行成形的工序;對n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片進行成形的工序;在所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片的接合面的除一部分以外的區(qū)域配置絕緣材料的工序;將所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片層疊而形成層疊體的工序,所述層疊體中,在未配置所述絕緣材料的區(qū)域,所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片直接接合,在配置有所述絕緣材料的區(qū)域,所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片和所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料片通過所述絕緣材料接合;將所述層疊體燒成為一體,使所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和所述絕緣材料共燒結(jié)的工序。8.如權(quán)利要求7所述的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法,其特征在于,使所述p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和所述絕緣材料在大氣中共燒結(jié)。9.如權(quán)利要求7或8所述的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法,其特征在于,所述P型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式A2B04表示的物質(zhì)為主要成分的材料,所述n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式D2E04表示的物質(zhì)為主要成分的材料;其中,A為至少包括La的l種或多種元素,B為至少包括Cu的l種或多種元素,D為包括Pr、Nd、Sm、Gd中的至少l種的l種或多種元素,E為至少包括Cu的l種或多種元素。10.如權(quán)利要求79中的任一項所述的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法,其特征在于,作為所述絕緣材料,采用包含氧化物和玻璃的材料。11.如權(quán)利要求10所述的熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法,其特征在于,作為所述玻璃,采用軟化點為55075(TC的玻璃。全文摘要本發(fā)明提供p型熱電轉(zhuǎn)換材料和n型熱電轉(zhuǎn)換材料間的接觸電阻低且于高溫下也可在不因氧化而導致劣化的情況下使用的熱電轉(zhuǎn)換元件、熱電轉(zhuǎn)換模塊及熱電轉(zhuǎn)換元件的制造方法。p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料(11)采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式A<sub>2</sub>BO<sub>4</sub>表示的物質(zhì)為主要成分的材料,n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料(12)采用以呈層狀鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的以組成式D<sub>2</sub>EO<sub>4</sub>表示的物質(zhì)為主要成分的材料;其中,A為至少包括La的1種或多種元素,B為至少包括Cu的1種或多種元素,D為包括Pr、Nd、Sm、Gd中的至少1種的1種或多種元素,E為至少包括Cu的1種或多種元素。使p型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料、n型氧化物熱電轉(zhuǎn)換材料和復(fù)合絕緣材料(13)共燒結(jié)。作為構(gòu)成復(fù)合絕緣材料的玻璃,采用軟化點為550~750℃以上的玻璃。文檔編號H01L35/00GK101681977SQ20088002104公開日2010年3月24日申請日期2008年6月13日優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日發(fā)明者中村孝則,林幸子申請人:株式會社村田制作所