나노기술 및 정책 정보

• 목록

● 미국 University of Houston과 중국 Harbin Institute of Technology 공동 연구팀은 은 나노입자로 열전모듈의 전극층과 금속층을 연결하는 첨단 열전모듈 제작법을 개발

● 열전소재의 고온측과 저온측을 전기적, 열적으로 연결하는 연결재는 용융 후 연결면을 형성하기 때문에 열전소자 작동 시에 재용융되지 않도록 작동온도보다 용융점이 높아야 하면서도, 용융점이 지나치게 높으면 연결공정 중에 열전소재의 안정성 및 성능이 저하되므로 적당한 용융점이 필요

● 이에 연구팀은 열전도도와 전기전도도가 뛰어나지만, 용융점이 비교적 높은 은에 주목했으며, 나노입자 상태일 때는 벌크 상태일 때보다 용융점이 대폭 낮아지는(400~500°C) 은의 특성을 활용해 나노입자 상태에서 모듈 조립 후 벌크 상태로 복원시켜 높은 용융점(962°C)을 복원시키는 방법을 개발

● 연구팀은 PbTe(텔루르화 납)계 열전모듈(작동온도 : 300~550°C)에 본 연결재를 적용해 약 11%의 열전변환효율과 열 사이클 50회에 걸친 안정성을 달성

● 본 연구는 은 나노입자가 모듈 제조를 위한 다른 열전 재료에 적용될 수 있음을 보여주므로, 발전용 등 고급 열전모듈 개발에 한층 박차를 가하는 계기가 될 것으로 기대

Nature Energy (2023.05.01.), Low-temperature sintering of Ag nanoparticles for high-performance thermoelectric module design