[發明專利]發電器件及其電壓提升方法、自驅動電子設備

在審

• 申請號: 201910259266.0
• 申請日: 2019-04-01
• 公開（公告）號: CN111769176A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 楊亞;季云
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: H01L31/068
• 分類號: H01L31/068;H01L31/02;H01L31/0224;H01L31/18;H01L35/10;H01L35/28;H01L35/34;H01L41/047;H01L41/113;H01L41/22;H01L41/29
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種發電器件及其電壓提升方法、自驅動電子設備，該方法包括：制備發電器件活性層，其具有相對的兩個表面，分別為第一表面和第二表面；在第一表面上制備至少兩個第一電極，相鄰的任意兩個第一電極之間存在間隔；在第二表面上制備至少兩個第二電極，相鄰的任意兩個第二電極之間存在間隔，每個第二電極與每個第一電極相對設置形成一組對電極；將各組對電極通過如下方式進行電連接：其中每組對電極中的第一電極與相鄰組對電極中的第二電極相連，位于首、末端的對電極中的第一電極或第二電極空置，作為發電器件的輸出端。顯著提升了輸出電壓，同時制備工藝簡單，成本低。將發電器件作為電子器件的供能裝置，形成的自驅動電子設備具有高集成度。

技術領域

本公開屬于能源轉換技術領域，涉及一種發電器件及其電壓提升方法、自驅動電子設備。

背景技術

科技和工業的飛速發展提高了人們的生活質量，但同時也帶來了能源枯竭和環境污染等棘手問題。為了在可持續發展的前提下滿足人們對能源的大量需求，越來越多的科研工作者致力于開發能夠將清潔、可再生能源轉換為電能的器件。在眾多綠色能源中，太陽能、機械能和熱能儲量豐富且廣泛存在于人們生活的環境中，展示出為人類發展提供能量的巨大潛力。

基于鈦酸鋇、氧化鋅和鈦酸鍶等陶瓷材料的發電器件因具有將太陽能、機械能和熱能中的一種或幾種能量轉換為電能的能力而備受關注。提升陶瓷發電器件的輸出電壓、降低制造成本是能夠將陶瓷發電器件進行廣泛應用的努力方向。

現有技術中，通過在單個陶瓷發電器件中引入異質結結構、控制陶瓷活性層的厚度、利用摻雜工藝調整陶瓷材料的帶隙和利用高壓電場對陶瓷進行極化等方法提高了單個陶瓷發電器件的輸出電壓。但是這些方法存在工藝復雜且對電壓的提升效果甚微、不具備高成本效益等問題，不利于陶瓷發電器件的廣泛應用，因此，有必要提出一種制備工藝簡單、且能大幅度改善單個陶瓷發電器件的輸出電壓的方法，以促進陶瓷發電器件的廣泛應用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種發電器件及其電壓提升方法、自驅動電子設備，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種發電器件的電壓提升方法，包括：制備發電器件活性層，其具有相對的兩個表面，分別為第一表面和第二表面；在第一表面上制備至少兩個第一電極，相鄰的任意兩個第一電極之間存在間隔；在第二表面上制備至少兩個第二電極，相鄰的任意兩個第二電極之間存在間隔，每個第二電極與每個第一電極相對設置形成一組對電極；將各組對電極通過如下方式進行電連接：其中每組對電極中的第一電極與相鄰組對電極中的第二電極相連，位于首、末端的對電極中的第一電極或第二電極空置，作為發電器件的輸出端。

在本公開的一些實施例中，發電器件為如下發電器件的一種：基于陶瓷活性層的發電器件、基于半導體材料的發電器件或基于熱電材料的發電器件。

在本公開的一些實施例中，在第一表面上制備至少兩個第一電極、在第二表面上制備至少兩個第二電極的方法包括如下方法的一種或幾種：在第一表面或第二表面上沉積電極材料；采用激光刻蝕技術將第一表面或第二表面上沉積的電極材料刻蝕為特定位置、特定個數、特定面積和特定間距的電極圖案；或者利用預先設計好電極位置、電極面積、電極間距的掩膜板進行光刻，得到制作有電極圖案的掩膜；以及在形成有電極圖案的掩膜上沉積電極材料并去除掩膜。

在本公開的一些實施例中，發電器件活性層的形狀為如下形狀的一種或幾種：圓形、環形、橢圓形、矩形、多邊形或者其他不規則圖形；和/或，各組對電極中的第一電極和第二電極的面積相同；和/或，第一電極為透明電極；和/或，發電器件活性層為鐵電陶瓷活性層。

在本公開的一些實施例中，第一電極為ITO薄膜；和/或，發電器件活性層為鐵酸鉍陶瓷片。