[發(fā)明專利]高集成度柔性薄膜溫差電池的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410364127.1
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105322088B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 張麗麗;閻勇;劉靜榕;郭金娟
• 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

本發(fā)明涉及一種高集成度柔性薄膜溫差電池的制作方法，其特點是：步驟依次包括：制作圖形相互對應的冷端導電層、N/P型溫差電單體、冷熱端導電層間絕緣層和熱端導電層的微區(qū)光刻掩模板；利用光刻掩模板在微米級聚酰亞胺薄膜上制作冷端導電層及冷端導電層輸出端口；制作N/P型溫差電單體；制作冷熱端導電層間絕緣層；制作熱端導電層；封裝。本發(fā)明選用微米級聚酰亞胺薄膜作為電池的絕緣基體，在保證電池具有良好柔韌性的基礎上，采用微區(qū)用光刻掩模板，通過物理磁控濺射與微電子光刻相結合的方法，將多層材料集成為一體，在0.1cm²～10cm²面積上集成幾百對～幾萬對P?N單體，有效提高了電池的集成度，大幅提高了電池電輸出性能。

技術領域

本發(fā)明屬于溫差電技術領域，特別是涉及一種高集成度柔性薄膜溫差電池的制作方法。

背景技術

溫差電池是一種利用溫差電材料的塞貝克效應將熱能直接轉換為電能的固態(tài)能量轉換裝置，由P-N溫差電元件組成，具有結構緊湊、沒有運動部件、綠色環(huán)保，工作壽命長，可以耐受惡劣環(huán)境等優(yōu)點，在空間探測、深海探測、醫(yī)學、極地安全防護等領域具有廣泛的應用前景。

為了進一步突出溫差電池的優(yōu)點，并使電池具有良好的柔性，本領域技術人員進行了大量研發(fā)，將過去三維結構方形塊狀的溫差電池研制成為準二維薄膜結構，可顯著增強電池應用的靈活性、隱蔽性，有利于擴大溫差電池的進一步使用范圍。

目前，制作薄膜溫差電池大多采用電鍍和物理沉積方法，很難精準控制薄膜溫差電材料的摻雜成分，不僅電池的電性能偏低(溫差電單體電導率僅為常規(guī)塊體材料的二分之一甚至更低)，也有部分電池采用環(huán)氧樹脂進行封裝，失去了電池的柔韌性。

經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?01310197291.3、公開號為CN 103325935A、名稱為：一種柔性薄膜溫差電池及其制作方法的發(fā)明專利。該發(fā)明專利的制作方法首先是將第一、第二柔性絕緣基片進行清洗，再在第一、第二柔性絕緣基片上分別鍍制上P型熱電薄膜和N型熱電薄膜，并在所述的P型和N型熱電薄膜上的一端鍍制有用于引出電極的金屬導電薄膜層，在第一、第二柔性絕緣基片另一端側面鍍制有用于實現(xiàn)相互連接的PN結薄膜層。該發(fā)明專利的實現(xiàn)了電池自身可彎曲。但是其不足之處在于：該發(fā)明專利制成的電池只有一個P-N結，不僅電池的集成度低，而且由于薄膜電池的電阻本身很大，該方法制成的柔性薄膜溫差電池電功率僅能達到納瓦級。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種能夠在較小面積內(nèi)集成較多的對數(shù)單體，有效提高電池的集成度，具有電池電輸出性能高的高集成度柔性薄膜溫差電池的制作方法。

本發(fā)明包括如下技術方案：

高集成度柔性薄膜溫差電池的制作方法，其特點是：包括以下制作步驟：

步驟1：制作光刻掩模板：

分別制作圖形相互對應的冷端導電層微區(qū)光刻掩模板、N/P型溫差電單體微區(qū)光刻掩模板、冷熱端導電層間絕緣層微區(qū)光刻掩模板和熱端導電層微區(qū)光刻掩模板；

步驟2：制作冷端導電層及冷端導電層輸出端口

通過冷端導電層微區(qū)光刻掩模板，在微米級聚酰亞胺薄膜柔性冷端絕緣基體上光刻出冷端導電層微區(qū)圖形；在冷端導電層微區(qū)圖形上濺射導電靶材，制出0.1-1μm厚的冷端導電層和與冷端導電層厚度相同的兩個冷端導電層輸出端口；

步驟3：制作N/P型溫差電單體