熱電轉換元件和使用其的熱電轉換材料的制作方法
【專利摘要】本發明的熱電轉換元件的特征在于，其是在熱電轉換層中使用下述熱電轉換材料而得到的熱電轉換元件，所述熱電轉換材料含有聚噻吩聚合物、碳納米管以及非共軛高分子，該聚噻吩聚合物具有含有下述通式(1)所表示的重復單元的主鏈，且側鏈R是位置相對于上述主鏈為無規(區域無規)的序列。通式(1)通式(1)中，R表示碳原子數為1～20的烷基。
【專利說明】熱電轉換元件和使用其的熱電轉換材料 【【技術領域】】
[0001] 本發明涉及熱電轉換元件和該元件中使用的熱電轉換材料。 【【背景技術】】
[0002] 近年來，考慮到地球環境，希望從現有的化石能源過渡到可再生能源。作為可再生 能源，有太陽光發電、風力發電、波浪發電、振動發電、熱電發電等，其中熱電發電能夠將熱 能直接轉換為電力，能夠有效利用太陽熱發電、地熱發電、溫水熱發電、來自工業爐或汽車 的排熱等未經利用的龐大的熱能，在這一點上引起了人們的注意。此外，熱電發電能夠將熱 能直接轉換為電力，不需要可動部，因而被用于以體溫工作的手表或偏僻地區用電源、太空 用電源等中。
[0003] 在熱電發電中，使用能夠進行熱能與電能的相互轉換的熱電轉換材料并將其成 型?加工而成的熱電轉換元件（熱電發電元件）。從熱電轉換效率的方面出發，作為熱電轉 換材料，目前處于實用化階段的為無機材料。但是，這些無機材料具有材料本身昂貴，或者 含有有害物質、或者加工成熱電轉換元件的加工工藝復雜等問題。因此，人們正在進行能夠 比較廉價地制造、成膜等加工也容易的有機熱電轉換材料的研究。例如，在專利文獻1、2中 報告了使用碳納米管的熱電轉換材料。
[0004] 【現有技術文獻】
[0005] 【專利文獻】
[0006] 專利文獻1 :美國專利申請公開第2010/0319750號說明書
[0007] 專利文獻2 :日本特開2008-305831號公報 【
【發明內容】
】
[0008]【發明所要解決的課題】
[0009] 本發明的課題在于提供一種熱電轉換元件，其具備高導電性、同時具備熱電轉換 所要求的熱電動勢，顯示出優異的熱電轉換性能；以及提供在該元件中使用的熱電轉換材 料。
[0010] 【解決課題的手段】
[0011] 本發明人對于使用有機熱電轉換材料的熱電轉換元件進行了深入研究。其結果發 現，含有碳納米管（下文中有時稱為CNT。）、區域無規（> y'才9 >夕' A )型聚噻吩聚合 物以及非共軛高分子的組合物具有優異的CNT分散性和成膜性，同時顯示出高熱電轉換性 能，作為熱電轉換材料是有用的。并且，使用該材料而成的熱電轉換元件具備高導電性、同 時具備熱電轉換所要求的熱電動勢，顯示出優異的熱電轉換性能。本發明是基于這些技術 思想而完成的。
[0012] S卩，上述課題通過下述手段來達成。
[0013] 〈1> 一種熱電轉換元件，其是在熱電轉換層中使用下述熱電轉換材料而得到的熱 電轉換元件，所述熱電轉換材料含有聚噻吩聚合物、碳納米管以及非共軛高分子，該聚噻吩 聚合物具有含有下述通式（1)所表示的重復單元的主鏈，且側鏈R是位置相對于上述主鏈 為無規（區域無規）的序列。
[0014] 【化1】
[0015]
【權利要求】
1. 一種熱電轉換元件，其是在熱電轉換層中使用下述熱電轉換材料的熱電轉換元件， 所述熱電轉換材料含有聚噻吩聚合物、碳納米管以及非共軛高分子，該聚噻吩聚合物具有 含有下述通式（1)所表示的重復單元的主鏈，且側鏈R是其位置相對于所述主鏈為無規的 序列， 【化1】
通式（1)中，R表示碳原子數為1?20的烷基。
2. 如權利要求1所述的熱電轉換元件，其中，所述聚噻吩聚合物中的頭尾鍵接的比例 小于95%。
3. 如權利要求1或2所述的熱電轉換元件，其中，所述通式（1)中，R是碳原子數為4? 12的烷基。
4. 如權利要求1?3的任一項所述的熱電轉換元件，其中，所述通式⑴中，R為支鏈 燒基。
5. 如權利要求1?4的任一項所述的熱電轉換元件，其中，所述通式（1)中，R為2-乙 基己基。
6. 如權利要求1?5的任一項所述的熱電轉換元件，其中，包含在所述聚噻吩聚合物 中的金屬雜質的濃度為IOOOppm以下，該金屬雜質含有選自Fe、Zn以及Ni中的至少一種金 屬。
7. 如權利要求1?6的任一項所述的熱電轉換元件，其中，在所述熱電轉換材料的總固 體成分中，所述碳納米管的含量為10質量％?60質量％，且所述聚噻吩聚合物與所述碳納 米管的含有比例以質量基準計為1:4?4:1。
8. 如權利要求1?7的任一項所述的熱電轉換元件，該元件具備基材以及在該基材上 的一對電極，并且該元件是在該電極間配置所述熱電轉換層而成的。
9. 一種熱電轉換材料，其含有聚噻吩聚合物、碳納米管以及非共軛高分子，該聚噻吩聚 合物具有含有下述通式（1)所表示的重復單元的主鏈，且側鏈R是其位置相對于所述主鏈 為無規的序列， 【化2】
通式（1)中，R表示碳原子數為1?20的烷基。
10. 如權利要求9所述的熱電轉換材料，其含有溶劑。
【文檔編號】C08L65/00GK104335371SQ201380029291
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年7月1日 優先權日:2012年7月11日
【發明者】高橋依里 申請人:富士膠片株式會社