第15回セラミックス放談会 1998年6月6日 千葉大工学部 西山伸 熱電発電セラミックス材料 第15回セラミックス放談会 1998年6月6日 千葉大工学部 西山伸
話す内容 熱電発電概論 各論２．p型酸化物半導体 熱電発電とは p型熱電材料 熱電発電材料に求められる特性：性能指数 La2CuO4 Jonker Plot による熱電変換効率の評価 キャリア濃度の最適化とその評価 各論１．n型酸化物半導体 酸化物半導体 ｎ型熱電材料 Zn2SnO4 ZnSb2O6 MgIn2O4 その他 各論２．p型酸化物半導体 p型熱電材料 La2CuO4 La2NiO4 Nd2NiO4 NaCo2O4 各論３． ｐ－ｎ両用酸化物 BaIn2O4 まとめ
熱電発電 素子のゼーベック効果を用いて熱を電気に変換する方法 特徴 小型軽量 無騒音 環境にやさしい 現状での利用 人工衛星用発電 腕時計 焼却炉の廃熱利用発電 V H.T. L.T. e (-) (+) ゼーベック効果 変換効率の高い 材料が必要！
熱電発電材料に求められる特性 高い変換効率 高温安定性(耐熱性、化学的安定性) p型－n型半導体 環境安全性 ・熱電変換性能指数 - 高いゼーベック係数(α) - 高い電気伝導度(σ) - 低い熱伝導率(κ) ・熱電変換性能指数
パワーファクター：熱電変換の電気的指標 キャリア濃度 減少 σ 減少 α 増加 キャリア濃度 増加 σ 増加 α 減少
Jonker Plot 電気伝導度の対数と ゼーベック係数の関係
Jonker Plotより 最高の PowerFactorとなる 条件を導く
キャリア濃度の最適化とその評価 ・キャリア濃度の異なる一連の熱電変換材料の電気伝導度とゼーベック係数の測定結果より、最適なキャリア濃度での熱電変換の性能を評価できる。 → 材料本来の熱電変換性能を評価することができる。 300 250 ZnSb O -system 2 6 -1 200 La CuO VK 2 4 m 150 | / a | 100 50 Mg Cu In O 1-x x 2 4 0.5 1.0 1.5 2.0 log ( s / S cm -1 )