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廃熱から電力を回収、熱電モジュールの開発進む
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pn接合部に温度差を与えると起電力が発生する「ゼーベック効果」＊1）。可動部がなく、小型化が容易で、
起電力を生む熱電素子が劣化しにくいため、エネルギ・ハーベスティング技術としても注目されている＊2）。
国内ではKELK（旧小松エレクトロニクス）、産業技術総合研究所、昭和電線ホールディングス、東芝、村田
製作所などが熱電素子や熱電モジュールの開発に取り組んでいる（図1）。
「発電コストを商用電源並みまで下げられる見込みがないため、これまでは熱電モジュールの市場性は低い
と考えていた。近年、環境重視の機運の高まりが廃熱の利用にも及んだため、熱電モジュールの製品化に踏み
切った。設置場所によっては太陽電池よりも面積当たりの出力を高くできる」（KELK 素子事業部で部長を
務める八馬弘邦氏）。KELKの発電モジュール（50mm角）＊3）は、250℃の温度差下では変換効率7.2％、出力20W
（0.8W/cm2）である。一方、変換効率20％の太陽電池では20Wの出力を得るために32cm角の面積が必要となるため、
面積当たりの出力では0.02W/cm2になる計算だ。
熱電素子は、高温部の金属板1枚と、n型半導体とp型半導体、低温部の金属板2枚からなる。低温部金属板、
n型半導体、高温部金属板、p型半導体、低温部金属板の順番に接続されており、この向きに電流が流れる。100個
以上の素子を組み合わせることで熱電モジュールを構成する。
熱電素子向け半導体に求められる条件は3つある。電気抵抗が低いこと、熱伝導性が低いことと、後述する熱電能
が高いことである。最初の条件を満たさないと取り出し電力が低くなってしまう。2番目の条件を満たさないと素子
の両端に温度差が生じにくくなるため、起電力が落ちる。3番目の熱電能は、素子の両端に温度差をつけたときの1℃
当たりの熱起電力を表す。熱電能が高い物質のうち、相反する1番目と2番目の条件を満たすものを選ばなくてはなら
ない。BiTe（ビスマス・テルル）、SbTe（アンチモン・テルル）、PbTe（鉛テルル）、SiGe（シリコン・ゲルマニウム）
などが有望だ。