熱電変換には、ペルチェ効果を利用し電気を流して冷却する熱電冷却と、ゼーベック効果を利用する熱電発電があります。前者は1960年代に実用化が進み、今では精密な温度制御やワインクーラーの冷却など一般に普及しています。一方の熱電発電では、発電効率10％を超える素子の開発が進んでいますが、なかなか実用化の域にまで達していません。地球温暖化や化石燃料の枯渇化が叫ばれる中、熱電発電はスケール効果が無視でき低密度廃熱のエネルギー変換として期待できる技術です。

本プロジェクトは、「高集積熱電変換モジュールによる低密度廃熱回収システムの開発」というテーマで熱電発電の実用化を目指すものです。石川県工業試験場を中心に産学官の連携で、平成１９年度には経済産業省の地域新生コンソーシアム研究開発事業（代表：佐々木）として、続く平成２０年度には同一テーマの地域イノベーション創出研究開発事業（代表：水越）として研究開発が進められています。実用化には熱電性能や耐久性の向上と低コスト化が必須で、材料開発とともに、熱電モジュール作成にインプリント技術を新たに導入して素子のパッケージ化を展開しています。プロジェクト全体では、高温熱電発電用の酸化物材料の開発、低熱伝導率・高電気伝導率の製膜型熱電変換素子の開発、セラミック基板にインプリントする高集積熱電モジュールの製作、廃熱回収システムの開発、低密度廃熱利用の熱リサイクルの構築、という一連の研究開発が目標です。現在までに、5 cm角に最大612対のp型p-n素子デバイスをスクリーン印刷し、素子の高集積化に成功しています（写真）。このデバイスは、熱応力による破壊に強く、膜厚10 mmから50 mmで膜厚方向に温度勾配を持っています。現在、このような素子開発と並行して、低密度廃熱回収システムの製作が進められています。