[發(fā)明專利]一種層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011371037.7
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112289918A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘鋒;鄧元
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)杭州創(chuàng)新研究院
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32;H01L35/30;H01L35/34
• 代理公司: 北京細(xì)軟智谷知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11471
• 代理人: 劉靜培

1.一種層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，結(jié)構(gòu)包括：

層疊設(shè)置的熱電材料層，所述熱電材料層包括P型熱電薄片和N型熱電薄片，所述P型熱電薄片和所述N型熱電薄片交替設(shè)置；

絕緣粘接層，所述絕緣粘接層設(shè)于相鄰的所述P型熱電薄片和所述N型熱電薄片之間，所述絕緣粘接層設(shè)置至少一層；

頂部電極和底部電極，所述頂部電極和底部電極分別位于所述熱電材料層的頂側(cè)和底側(cè)，以將所述P型熱電薄片和N型熱電薄片跨越所述絕緣粘接層進(jìn)行電連接形成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；

頂部絕緣層和底部絕緣層，所述頂部絕緣層覆蓋設(shè)于所述頂部電極的表面，所述底部絕緣層覆蓋設(shè)于所述底部電極的表面；

絕緣絕熱封裝層，所述絕緣絕熱封裝層位于裝置的最外層，以對四周側(cè)面進(jìn)行封裝。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述N型熱電薄片為厚度為0.1-1000μm的薄片，所述N型熱電材料選自但不限于載流子為電子的BiTeSe基半導(dǎo)體熱電材料、Mg₂Si基半導(dǎo)體熱電材料中的任意一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述P型熱電薄片為厚度為0.1-1000μm的薄片，所述P型熱電材料選自但不限于載流子為空穴的Sb₂Te₃基半導(dǎo)體熱電材料、SnTe基半導(dǎo)體熱電材料、PbTe基半導(dǎo)體熱電材料、FeSi₂基半導(dǎo)體熱電材料中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述絕緣粘接層的厚度為10-100μm；所述絕緣粘接層的材質(zhì)為PMMA、聚苯乙烯、云母、玻璃、石英中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述頂部電極和底部電極均為條形金屬電極，所述條形金屬電極的材質(zhì)為銅、鎳、鋁、錫、金、銀中的任意一種；所述條形金屬電極的厚度為50-100μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述頂部絕緣層和所述底部絕緣層的厚度均為100-1000μm；所述頂部絕緣層和底部絕緣層的材質(zhì)為導(dǎo)熱硅膠或高導(dǎo)熱陶瓷。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述絕緣絕熱封裝層的厚度為1-5mm，所述絕緣絕熱封裝層的材質(zhì)為低導(dǎo)熱樹脂或低導(dǎo)熱陶瓷。

8.一種層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)制備設(shè)計(jì)厚度的P型熱電薄片和N型熱電薄片；

(2)在步驟(1)所述P型熱電薄片和N型熱電薄片的兩面旋涂絕緣膠；

(3)將涂有絕緣膠的P型熱電薄片和N型熱電薄片按照設(shè)計(jì)層數(shù)交替相互貼合壓緊后晾干，形成粘接塊；

(4)絕緣膠完全干透后，按照設(shè)計(jì)尺寸切掉粘接塊的側(cè)面邊緣并且拋光，獲得光滑的頂部導(dǎo)熱面和底部導(dǎo)熱面；

(5)利用掩膜版分別覆蓋步驟(4)所述頂部導(dǎo)熱面和底部導(dǎo)熱面，之后噴涂導(dǎo)電金屬漿，所述導(dǎo)電金屬漿透過掩膜版的空洞將P型熱電薄片和N型熱電薄片分別于頂部和底部連接形成頂部電極和底部電極，通過所述頂部電極和底部電極使得所述P型熱電薄片和N型熱電薄片首尾相連，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)；

(6)分別在頂部電極的表面噴涂或粘接頂部絕緣層，在底部電極的表面噴涂或粘接底部絕緣層，利用頂部絕緣層和底部絕緣層實(shí)現(xiàn)對頂部電極和底部電極的封裝，得到復(fù)合熱電塊；

(7)最后在所述復(fù)合熱電塊的四周側(cè)面封裝上一層絕緣絕熱封裝層，即得所述層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟(1)中，所述P型熱電薄片和N型熱電薄片的制備方法選自但不限于晶錠線切割法、絲網(wǎng)印刷法、磁控濺射法中的任意一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的層疊結(jié)構(gòu)的溫差發(fā)電裝置的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述頂部導(dǎo)熱面和底部導(dǎo)熱面為平面或曲面。