[發明專利]一種柔性熱電發生器及其制造方法

無效

• 申請號: 201210395620.0
• 申請日: 2012-10-17
• 公開（公告）號: CN102903839A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 吳慶;曹二林;陳嵐
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;H01L35/34
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種熱電發生器，尤其是一種柔性熱電發生器及其制造方法，屬于熱電發生器的技術領域。

背景技術

由于便攜式電子產品日益增長的微型化趨勢，推動了小型化電源的研究和發展。熱電發生器作為一種自給自足的能源，它根據Seebeck效應能將熱能直接轉換為電能，在適合的溫度下能保持實際上的無限的有效壽命，這使其作為一種能源領域的高新技術成為國際研究的熱點之一。

熱電發生器一般由三部分組成：熱源、熱沉和熱電堆。熱電堆是由一系列串聯的能夠將熱能轉換成電能的熱電對組成（圖示2）。熱電對由不同類型的N/P型熱電材料組成，當其兩端，即熱源端和熱沉端，出現溫度梯度時，其兩端可產生電勢差,如圖示1中所示。

熱電器件的主要工作原理是基于Seebeck效應。Seebeck效應是德國物理學家Seebeck發現的一種熱電現象。當在金屬導體或者半導體結構上加上溫度差ΔT時，會伴隨產生電壓ΔU。并且開路電壓線性地正比于溫差：

αs=ΔUΔT]]>

其中，α_s稱作Seebeck系數，也可稱為熱電功率。如果熱電偶的兩種構成材料的Seebeck系數分別為α_a和α_b，則熱電偶的Seebeck系數定義為：

α_db＝α_a+α_b

當n對熱電偶串聯時，總的開路輸出電壓可表示為ΔU_n：

ΔU_n=n·(α_ab·ΔT)

根據Seebeck效應而制作的熱電發生器，其效率可由熱電品質因數Z來表征：

Z=αs2·σκ]]>

其中，σ是電導率，κ是熱導率，品質因數Z表示可用在熱電發生器中的熱電材料的熱和電屬性。

傳統熱電發生器，多采用熱電材料的長方體狀顆粒，然后按熱電堆的形式，將N/P不同的顆粒黏貼到陶瓷導熱板上，其采用的顆粒可以達到1mm²*2mm或者更小的截面，更高的縱橫比。但其應用范圍，受到陶瓷等材料特性的限制，無法應用到管道等，需要有一定彎曲的地方。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種柔性熱電發生器及其制造方法，其工藝簡單方便，制造成本低，發電效率高、能進行適度的彎曲，擴張了應用范圍，安全可靠。

按照本發明提供的技術方案，所述柔性熱電發生器，包括第一柔性襯底及位于第一柔性襯底下方的第二柔性襯底，所述第一柔性襯底與第二柔性襯底間設置若干交替分布的N型熱電材料顆粒體及P型熱電材料顆粒體，所述N型熱電材料顆粒體通過第一柔性襯底上的第一導電連接層及第二柔性襯底上的第二導電連接層與P型熱電材料顆粒體串聯后電連接，以在第一柔性襯底與第二柔性襯底間形成包括若干熱電對的熱電材料體，所述熱電材料體通過柔性絕緣絕熱灌封材料體封裝在第一柔性襯底及第二柔性襯底間。

所述第二柔性襯底上設有與熱電材料體電連接的第一連接電極及第二連接電極，所述第一連接電極及第二連接電極位于第一柔性襯底及柔性絕緣絕熱灌封材料體的外側。

所述第一柔性襯底上設有若干貫通所述第一柔性襯底的通孔，所述通孔位于N型熱電材料顆粒體和/或P型熱電材料顆粒體的正上方。

所述第二柔性襯底上設有若干貫通所述第二柔性襯底的通孔，所述通孔位于N型熱電材料顆粒體和/或P型熱電材料顆粒體的正下方。

所述通孔內填充有絕緣導熱灌封材料體。

一種柔性熱電發生器的制造方法，所述柔性熱電發生器的制造方法包括如下步驟：

a、提供所需的第一柔性襯底及第二柔性襯底；