[發明專利]級聯溫差發電器件的制備方法

有效

• 申請號: 201210576701.0
• 申請日: 2012-12-26
• 公開（公告）號: CN103022338B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 張麗麗;任保國;劉靜榕
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十八研究所
• 主分類號: H01L35/34
• 分類號: H01L35/34
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司12101
• 代理人: 李鳳

技術領域

本發明屬于溫差發電器件制備技術領域，特別是涉及一種級聯溫差發電器件的制備方法。

背景技術

溫差電池是一種可以將電能直接轉換成熱能的能量轉換裝置，由熱源和溫差發電器件組成。該電池具有結構緊湊、沒有運動部件、可靠性高、不受環境條件影響等特點，是惡劣環境使用的首選電池之一。高熱電轉換效率是溫差電池的重要指標之一，因此人們采用各種途徑以達到提高溫差電池熱電轉換效率的目的，而對溫差發電器件進行級聯，是提高溫差電池熱電轉換效率的有效途徑之一。

目前，級聯溫差發電器件多為不同使用溫度的溫差電元件級聯，一般采用釬焊技術進行溫差發電器件冷、熱端以及分段溫差電元件之間的集成，使用氧化鋁陶瓷片作冷端絕緣層，溫差發電器件冷端電極和冷端絕緣層之間采取硬連接的方式。這種制作方法能夠使級聯溫差發電器件形成穩固的整體，外形整齊美觀，但其主要缺點在于作為冷端絕緣層的氧化鋁陶瓷熱導率相對較低，導致級聯溫差發電器件冷端散熱量相對減小，冷端溫度無法降低到理想狀態；另外，在級聯溫差發電器件釬焊過程中，熱端的釬接溫度和釬料均可能對使用溫度較高的溫差電元件性能造成一定程度的衰減。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種冷端散熱量大，并且溫差電元件性能無明顯衰減的級聯溫差發電器件的制備方法。

本發明采用的技術方案是：

級聯溫差發電器件的制備方法，其特點是：包括以下制作步驟：

步驟1：焊接溫差電元件的冷端

⑴分別制出尺寸和數量相同的N型溫差電元件和P型溫差電元件；

⑵用Cu片作為冷端電極將N型溫差電元件和P型溫差電元件焊接成N/P型分段溫差電元件；所述的N型分段溫差電元件為PbTe-BiSeTe、所述的P型分段溫差電元件為PbSnTe-BiSbTe；

步驟2：制備兩塊相同的溫差發電器件

⑴采用Cu片制出內徑略大于溫差電元件外徑的圓桶狀電極帽和長條形熱端導流片；

⑵每一個熱端導流片一側點焊兩個電極帽形成一個靴狀的熱端電極，全部電極帽內底部均放入金屬箔后，將步驟1制出的每一對N/P型分段溫差電元件的熱端插入一個熱端電極中，按-P-N-P-N-P-的間隔排列方式進行整體壓接，制成由分段元件串聯連接而成的兩個溫差發電器件，所述兩個溫差發電器件的冷端貼有有機聚酰亞胺薄膜，每個溫差發電器件有一個N型輸出端子和一個P型輸出端子，將兩個溫差發電器件的熱端分別放置熱端絕緣層上下兩面；

步驟3：對兩塊溫差發電器件進行集成

將步驟2制成的兩塊溫差發電器件的熱端與熱端絕緣層粘貼在一起，使用與冷端釬焊相同的焊料，兩個溫差發電器件中的任一個N型端子和一個P型端子，用銅帶將二者焊接，最后將每一塊溫差發電器件中剩余的一個N型端子和一個P型端子焊接導線，即完成兩塊溫差發電器件集成為一體的級聯溫差發電器件。

本發明還可以采用如下技術方案：

所述冷端焊接為釬焊，所用的焊料為耐受溫度高于380℃的PnSn焊料。

所述金屬箔為鍍金鋁箔。

所述熱端絕緣層為天然云母片。

所述熱端與熱端絕緣層之間涂抹有耐高溫導熱硅脂。

本發明具有的優點和積極效果是：

1.本發明采用了壓接方式進行溫差發電器件熱端電極與元件之間的集成，避免了級聯溫差發電器件在集成過程中由于熱端釬接溫度較高使溫差電元件的性能產生明顯的衰減。

2.本發明冷端取消了常規的陶瓷絕緣層，加強了級聯溫差發電器件冷端熱量的疏散，擴大了級聯溫差發電器件的工作溫差，顯著提高了級聯溫差發電器件的整體熱電轉換效率。

3.本發明在分段溫差電元件熱端與電極帽之間放置了具有耐受溫度高的軟金屬片，減小了二者之間的接觸電阻。

4.本發明將兩塊相同的溫差發電器件的熱端相對連接，提高了壓接熱端的穩定和牢固程度，并且可以使用同一個熱源進行熱量供給，減少了熱源的熱功率損失。

附圖說明

圖1是本發明制作的級聯溫差發電器件的結構示意圖。

圖中，1-冷端電極，2-N型溫差電元件，3-P型溫差電元件，4-電極帽，5-熱端導流片，6-熱端絕緣層。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

級聯溫差發電器件的制備方法，包括以下制作步驟：

步驟1：焊接溫差電元件的冷端