[發明專利]BiTe基柔性薄膜溫差電池

在審

• 申請號: 201410364531.9
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN105322087A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（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: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/16
• 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

本發明屬于溫差電技術領域，特別是涉及一種BiTe基柔性薄膜溫差電池。

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、綠色環保，工作壽命長，可以耐受惡劣環境等優點，在空間探測、深海探測、醫學、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，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塊體材料的二分之一甚至更低)，也有部分電池采用環氧樹脂進行封裝，失去了電池的柔韌性。

經檢索發現，申請號為201310197291.3、公開號為CN103325935A、名稱為：一種柔性薄膜溫差電池及其制作方法的發明專利。該發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相互連接的PN結薄膜層。該發明專利的實現了電池自身可彎曲。但是其不足之處在于：該發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能夠在較小面積內集成較多的對數單體，有效提高電池的集成度，具有電池電輸出性能高的BiTe基柔性薄膜溫差電池。

本發明包括如下技術方案：

BiTe基柔性薄膜溫差電池，自下至上依次包括柔性冷端絕緣基體，固裝于柔性冷端絕緣基體上的復數個冷端導電層和兩個冷端導電層輸出端口，每一個冷端導電層面上固裝一個N型溫差電單體和一個P型溫差電單體，構成冷端P-N對，一個冷端導電層輸出端口上面固裝一個N型溫差電單體，另一個冷端導電層輸出端口上面固裝一個P型溫差電單體；一個冷端P-N對上的N型溫差電單體和相鄰一個冷端P-N對上的P型溫差電單體上面固裝一個熱端導電層，構成熱端P-N對；全部熱端導電層上面固裝一個柔性熱面絕緣層，其特點是：所述柔性冷端絕緣基體和柔性熱面絕緣層的厚度均為微米級；所述復數個冷端導電層和兩個冷端導電層輸出端口的厚度均為0.1-1μm；所述復數個N型溫差電單體和復數個P型溫差電單體的厚度均為2-3μm；所述柔性冷端絕緣基體和柔性熱面絕緣層之間的所有N型溫差電單體和相鄰P型溫差電單體之間均制有2-5μm厚的冷熱端導電層間絕緣層。

本發明還可以采用如下技術措施：

所述柔性冷端絕緣基體和柔性熱面絕緣層均為聚酰亞胺薄膜。

所述冷端導電層、冷端導電層輸出端口和熱端導電層均為Mo薄膜。

所述N型溫差電單體為N型Bi_2-xSe_xTe₃薄膜，其中x為0.1-1.9；所述P型溫差電單體為P型Bi₃Sb_xTe_3-x薄膜，其中x為0.1-2.9

所述冷熱端導電層間絕緣層為ZnO材料。

本發明具有的優點和積極效果：

本發明選用微米級聚酰亞胺薄膜作為電池的柔性冷端絕緣基體和柔性熱面絕緣層，在柔性冷端絕緣基體和柔性熱面絕緣層之間制出微米級的冷端導電層和冷端導電層輸出端口、微米級的N型溫差電單體和P型溫差電單體，在相鄰N型溫差電單體和P型溫差電單體之間冷熱端導電層間絕緣層，有效提高了電池的集成度，大幅提高了電池電輸出性能。

附圖說明

圖1是本發明BiTe基柔性薄膜溫差電池局部剖視結構示意圖；

圖2是圖1電池實物的局部顯微照片；

圖3是制作圖1電池用冷端導電層微區光刻掩模板示意圖；

圖4是制作圖1電池用N/P型溫差電單體微區光刻掩模板示意圖；

圖5是制作圖1電池用冷熱端導電層間絕緣層微區光刻掩模板示意圖；

圖6是制作圖1電池用熱端導電層微區光刻掩模板示意圖。