[發明專利]一種柔性薄膜溫差電池及其制作方法

有效

• 申請號: 201310197291.3
• 申請日: 2013-05-24
• 公開（公告）號: CN103325935A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 范平;鄭壯豪;梁廣興;陳天寶;蔡兆坤;張東平;羅景庭
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所 44268
• 代理人: 劉文求;楊宏

技術領域

本發明涉及溫差電池技術領域，尤其涉及一種柔性薄膜溫差電池及其制作方法。?

背景技術

當今全球常規化石能源的大量使用已經造成愈演愈烈的能源危機和氣候變暖問題，迫切需要積極推進和提倡使用潔凈的可再生能源。溫差電池是適用范圍很廣的綠色環保型能源，其利用熱電材料的熱電效應將熱能和電能直接相互耦合、相互轉換，實現發電，具有無噪聲、無有害物質排放、可靠性高、壽命長等一系列優點，其在余熱廢熱發電和移動分散式熱源利用等方面有難以取代的作用。但是基于熱電材料本身的特性，制造成本高，轉換效率低，限制了溫差電池的大規模使用。?

近年來研究發現，將熱電材料薄膜化可提高材料的熱電性能，且二維的薄膜材料，可以根據需要獨立制成熱電器件，而且更易實現微型化熱電器件和大面積生產，具有塊體材料所不能比擬的優勢。因此，對于薄膜溫差電池的研究成為了溫差器件領域的重要研究方向之一。目前，薄膜熱電器件主流為兩種基本制備結構，根據薄膜自身的低熱導率和選擇熱傳導方向來提高器件的性能。當熱傳導方向是平行于基片（薄膜）表面時，可以大幅度降低器件的熱導率，提高器件的熱學性能，但是同時也提高了薄膜電阻，且連接、切割等制備技術都存在較大的困難，限制了其應用；當熱傳導方向是垂直于基片（薄膜）表面時，則可以減少電阻，制備方式簡單，因此大部分熱電產品都是基于此結構制備的。但是此結構帶來的問題是無法消除的大量熱輻射，由于熱電薄膜垂直方向只有500?nm~100?μm的高度差，P型和N型熱電薄膜雖然具有較小的熱導率，但是冷端與熱端非常接近，熱端的熱輻射熱量已經接近了由熱電薄膜本身傳導的熱量，無法保持冷端與熱端的溫度差，因此雖然熱電薄膜具有較高的優值和轉換效率，但是較小的溫度差使在實際應用中的溫差電池的輸出功率仍較小，這是為何薄膜溫差電池性能優越，但實際應用卻與理想輸出存在偏差的重要原因。除此之外，這種結構的熱電薄膜器件仍受傳統的塊體材料溫差電池制造技術和封裝技術的限制；微型化的溫差電池與一些特殊器件符合過程中存在較大的難題；同時減低薄膜溫差電池制造成本，簡化工藝，使器件更靈活的使用等等關鍵技術和應用問題，仍需進一步進行解決。?

因此，現有技術還有待于改進和發展。?

發明內容

鑒于上述溫差電池制造技術的不足，本發明的目的在于提供一種柔性薄膜溫差電池及其制作方法，旨在解決目前薄膜溫差電池在中低溫條件下輸出功率較小及高成本、低性能等問題。?

本發明的技術方案如下：?

一種柔性薄膜溫差電池的制作方法，其中，

A、對第一、第二柔性絕緣基片進行清洗；

B、在第一柔性絕緣基片上濺射鍍制P型熱電薄膜，在第二柔性絕緣基片上濺射鍍制N型熱電薄膜；

C、分別在鍍制好P型熱電薄膜和N型熱電薄膜一端的膜層上鍍制作為引出電極的金屬導電薄膜層；在對應的另外一端，同時在P型熱電薄膜、N型熱電薄膜層側面和第一、第二柔性絕緣基片側面鍍制金屬連接電極薄膜層；

D、將鍍制有P型熱電薄膜的第一柔性絕緣基片和鍍制有N型熱電薄膜的第二柔性絕緣基片的背面進行粘合，將兩端的金屬連接電極薄膜層進行連接形成PN結薄膜層。

所述的柔性薄膜溫差電池的制作方法，其中，所述第一柔性絕緣基片和第二柔性絕緣基片的厚度為0.01mm~10mm，可彎曲90度以上。?

所述的柔性薄膜溫差電池的制作方法，其中，所述P型熱電薄膜和N型熱電薄膜的厚度為10nm-100μm。?

所述的柔性薄膜溫差電池的制作方法，其中，所述引出電極的金屬導電薄膜層的厚度為10nm-10μm。?

所述的柔性薄膜溫差電池的制作方法，其中，所述PN結薄膜層厚度為10nm-10μm。?

所述的柔性薄膜溫差電池的制作方法，其中，所述第一、第二柔性絕緣基片側面的金屬連接電極薄膜層上通過金屬薄膜沉積實現連接形成PN結薄膜層或者通過激光焊接金屬連接電極薄膜層實現連接形成PN結薄膜層。?

所述的柔性薄膜溫差電池的制作方法，其中，當第一、第二柔性絕緣基片側面的金屬連接電極薄膜層通過金屬薄膜沉積實現連接形成PN結薄膜層時，所形成金屬薄膜沉積層厚度為10?nm以上。?

一種柔性薄膜溫差電池，其中，所述柔性薄膜溫差電池是利用如上所述的柔性薄膜溫差電池的制作方法制成。?