东京理科大制成硅化物类热电转换元件

　　东京理科大学宣布，开发出了用于废热发电的热电转换元件。该元件由材料来源广且对人体毒性低的硅化镁（Mg2Si）制做，可应用于汽车、工厂以及包括家电在内的多个领域。设想以与厂商合作的形式形成业务，“计划2010年度底形成工程样品”（东京理科大学）。

　　该热电转换元件支持高温侧200～600℃温度。“温度550℃左右最合适”（开发元件的东京理科大学基础工学部材料工学科副教授饭田努）。ZT值为1.08。“目前还无法测定模块的”转换效率，但由ZT值推测，约为10％。

　　Mg2Si的首要特点是毒性较低。过去的低温带用热电转换元件主要由PbTe类和BiTe类材料组成。这些材料的缺点是对人体的毒性较强。而Mg2Si的毒性非常低，“即使口服也没关系”。

　　另一个特点是材料易得。“Si和Mg的埋藏量都很大”。而BiTe等中的Te却非常稀少。但是，硅材料再怎么丰富，精炼的成本却非常高。对此，饭田开发出了用半导体和太阳能电池生产线的废硅为材料，以低成本和高比例提取高纯度硅的技术。另一方面，Mg的纯度偏低也没有关系。由于Mg2Si的质量远远轻于BiTe等，因此单位质量的转换效率非常高。“差不多全是优点”。

　　优点虽然如此之多，但此前Mg2Si类热电转换元件并不受关注，原因是（1）要制做纯度高、缺陷小的结晶，需采用的制造工艺具有Mg的爆炸等高危险性；（2）纯度偏低时，耐久性较低，仅数百小时元件就会老化；（3）虽然易于制成n型Mg2Si，但很难制成p型Mg2Si，而且需要添加其它材料等。

　　东京理科大关于（1），开发出了名为“等离子烧结法”的安全制造工艺，解决了危险性难题。关于（2）的纯度，“利用新的制造工艺使Mg和Si充分发生反应”，经验证，耐久性可达3000个小时以上。关于（3），此次没有采用p型，而是只采用了n型Mg2Si构成元件的“Uni-leg型”结构，因此无需使用其它材料。

　　此外，与此前“高温（1085℃）熔解、缓慢冷却”的方法相比，等离子烧结法只需很短的时间，因此“减少了元件制做所需的能源，可以大幅缩短EPT”。但具体的EPT值没有公开。