異種金属直接接合技術を利用したアコーディオン型熱電発電モジュールに関する研究

摘要

熱電発電デバイスは，材料に異なる2つの温度を加えたときに生じる温度差により電圧を発生するゼーベック効果を利用したエネルギー変換デバイスである．一般にはゼーベック効果の高いビスマス系材料に添加物を入れ，発生する電圧の極性の異なるP型熱電素子とN型熱電素子を利用する．温度差方向に対して，垂直にN型素子とP型素子を交互に並べて，上下互い違いに電極に接合することにより（π型構造），電力を得ることができる．ゼーベック効果による発電能力は，現在広く利用されているビスマスーテルル系化合物でも高々200μV/K程度であるため，π型構造を百個程度直列に結合し，電圧を実用可能なレベルにまで昇圧する必要がある．しかしπ型構造は複雑であり量産性は悪く，銀ペーストを用いて直列に素子を接合していくため内部抵抗が上がり効率が悪くなる問題があった．そのためゼーベック定数が高いレアメタル材料であるビスマス-テルル系化合物を利用しなければ実用的な電力を得ることができなかった．