[發(fā)明專利]基于空間變化的分布式傳輸性質(zhì)的具有增強最大溫差的熱電元件和裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202080011948.0
• 申請日: 2020-01-31
• 公開（公告）號: CN113366661A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: L·貝爾;D·克萊恩
• 申請（專利權）人: DTP熱電體有限責任公司
• 主分類號: H01L35/32
• 分類號: H01L35/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 鄭浩;姜冰

1.一種熱電元件，包括：

冷端；

熱端；以及

p型或n型材料，所述P型或n型材料具有所述熱端與所述冷端之間的長度，并且具有本征塞貝克系數(shù)(S)、電阻率(ρ)和熱導率(λ)，

其中S、ρ和λ中的兩個或更多個中的每個通常沿從所述冷端到所述熱端的所述長度增加。

2.如權利要求1所述的熱電元件，其中，S、ρ和λ中的兩個或更多個中的每個的增加被選擇，使得在最大性能系數(shù)(COP)下，描述所述冷端與所述熱端之間的溫度增加的曲線是凹的。

3.如權利要求1或2所述的熱電元件，其中，S、ρ和λ中的全部三個中的每個通常沿從所述冷端到所述熱端的所述長度增加。

4.如前述權利要求中的任一項所述的熱電元件，其中，在沿所述長度的第一位置處的S是在沿所述長度的第二位置處的S的至少2.5倍。

5.如前述權利要求中的任一項所述的熱電元件，其中，所述p型或n型材料的截面面積沿所述長度變化。

6.如前述權利要求中的任一項所述的熱電元件，其中，所述p型或n型材料的組成、摻雜、晶體結(jié)構(gòu)或孔隙率沿所述長度變化。

7.如前述權利要求中的任一項所述的熱電元件，其中，所述p型或n型材料從由碲化鉍、碲化鉍銫和鉍銻所組成的組中選取。

8.如前述權利要求中的任一項所述的熱電元件，其中，所述p型或n型材料包括金屬熱電材料、有機熱電材料或多孔硅。

9.一種單級熱電裝置，所述單級熱電裝置包括如前述權利要求中的任一項所述的熱電元件。

10.如權利要求9所述的熱電裝置，其中，S、ρ和λ中的兩個或更多個的每個的通常增加被選擇，使得ΔT/T_H為至少0.2。

11.如權利要求9或10所述的熱電裝置，其中，S、ρ和λ中的兩個或更多個中的每個的通常增加被選擇，使得優(yōu)值(ZT)為至少0.25。

12.一種單級熱電裝置，其中，S、ρ和λ中的兩個或更多個中的每個的通常增加被選擇成優(yōu)化最大溫差，其還在為至少0.1的溫差ΔT/T_H下產(chǎn)生至少0.5的最大性能系數(shù)(COP)。

13.如權利要求9至12中的任一項所述的熱電裝置，其中，S、ρ和λ中的兩個或更多個中的每個的通常增加被選擇，使得最大熱泵浦(Q_c)為至少1.5*i₀。

14.如權利要求9-13中的任一項所述的熱電裝置，其中，所述p型或n型材料的截面面積沿所述長度變化。

15.如權利要求14所述的熱電裝置，其中，所述截面面積中的變化被選擇，使得ΔT/T_H為至少0.3。

16.一種多級熱電裝置，所述多級熱電裝置包括如權利要求9-15中的任一項所述的多個單級熱電裝置。