形的一端，剩余的一个图形对准步骤3中一个冷端导电层输出端口 8 ;再使用浓度1 %的NaOH显影液对曝光后的柔性冷端绝缘基体1进行显影，所有的冷端导电层7长方形方向的一端和一个冷端导电层输出端口 8上均制出N型温差电单体微区图形；
[0040]步骤5:溅射N型温差电单体
[0041]柔性冷端绝缘基体1的光刻面朝下放置在JSD-500磁控溅射台的样品托上；样品托安装在溅射台真空室的转盘上，关闭真空室；设置真空室中的温度100°C?120°C、溅射功率80W，转盘转数为20转/分钟，气流量为0.3Pa，用N型Bia5Se1.5Te3靶在步骤4完成后的柔性冷端绝缘基体1加工面进行lOOmin溅射；用丙酮清洗掉柔性冷端绝缘基体1上的光刻胶，冷端导电层7和冷端导电层输出端口 8上的所有N型温差电单体微区均制出2.5μπι厚的Ν型BiTe基薄膜作为N型温差电单体2 ；
[0042]步骤6:光刻P型温差电单体微区图形
[0043]柔性冷端绝缘基体1非加工面放置在KW-4A台式匀胶-甩胶机的置物吸盘上，通过抽真空的方式使柔性冷端绝缘基体1与吸盘紧密贴合，在柔性冷端绝缘基体1的加工面涂甩厚度为5 μ m?10 μ m的BT218光刻胶；将步骤4中的N/Ρ型温差电单体微区光刻掩模板10沿柔性冷端绝缘基体1平面方向水平转动90ο置于ΜΑ6/ΒΑ6光刻机中，N/Ρ型温差电单体微区光刻掩模板10中的所有图形对准步骤3中冷端导电层7所有长方形的另一端，剩余的一个图形对准步骤3中另一个冷端导电层输出端口 8进行曝光；再使用浓度1%的NaOH显影液对曝光后的柔性冷端绝缘基体1进行显影，所有的冷端导电层7长方形方向的另一端和另一个冷端导电层输出端口 8上均制出P型温差电单体微区图形；
[0044]步骤7:溅射P型温差电单体
[0045]柔性冷端绝缘基体1的光刻面朝下放置在JSD-500磁控溅射台的样品托上；样品托安装在溅射台真空室的转盘上，关闭真空室；设置真空室中的温度100°C?120°C、溅射功率80W，转盘转数为20转/分钟，气流量为0.3Pa，用P型Bi3SbTe2靶在步骤6完成后的柔性冷端绝缘基体1加工面进行lOOmin溅射，用丙酮清洗掉柔性冷端绝缘基体1上的光刻胶，冷端导电层7和冷端导电层输出端口 8上的所有P型温差电单体微区均制出2.5 μ m厚的P型BiTe基薄膜作为P型温差电单体3，所述P型温差电单体3与步骤5中相邻的一个N型温差电单体2位于同一个冷端导电层7上，形成一个P-Ν对，称为冷端P-Ν对；
[0046]步骤8:光刻冷热端导电层间绝缘层微区图形
[0047]柔性冷端绝缘基体1非加工面放置在KW-4A台式匀胶-甩胶机的置物吸盘上，通过抽真空的方式使柔性冷端绝缘基体1与吸盘紧密贴合，在柔性冷端绝缘基体1的加工面涂甩厚度为5 μ m?10 μ m的BT218光刻胶；将图5所示的冷热端导电层间绝缘层微区光刻掩模板11置于MA6/BA6光刻机中，冷热端导电层间绝缘层微区光刻掩模板11中的所有图形对准步骤5制出的N型温差电单体2和步骤7制出的P型温差电单体3之间的间隙进行曝光，使用浓度1 %的NaOH显影液对曝光后的柔性冷端绝缘基体1进行显影；柔性冷端绝缘基体1上形成30个冷热端导电层间绝缘层微区图形；
[0048]步骤9:溅射冷热端导电层间绝缘层
[0049]将柔性冷端绝缘基体1的光刻面朝下放置在JSD-500磁控溅射台的样品托上；样品托安装在溅射台真空室的转盘上，关闭真空室；设置真空室温度20°C?28°C、溅射功率120W，转盘转数为20转/分钟，气流量为1.5Pa，用ZnO靶在步骤8完成后的柔性冷端绝缘基体1加工面进行400min溅射；用丙酮清洗掉柔性冷端绝缘基体1加工面的光刻胶，柔性冷端绝缘基体1上形成3 μ m厚的ZnO薄膜作为冷热导电层间绝缘层5 ；
[0050]步骤10:光刻热端导电层微区
[0051]柔性冷端绝缘基体1 一面作为非加工面放置在KW-4A台式匀胶-甩胶机的置物吸盘上，通过抽真空的方式使柔性冷端绝缘基体1与吸盘紧密贴合；柔性冷端绝缘基体1加工面涂甩厚度为5 μ m?10 μ m的BT218光刻胶；将图6所示热端导电层微区光刻掩模板12置于MA6/BA6光刻机中，将步骤7每一个P-Ν对中的P型温差电单体3和相邻一个P_N对中的N型温差电单体2组成一个P-Ν对,称为一个热端P-Ν对,MA6/BA6光刻机中热端导电层微区光刻掩模板12的每一个长方形图形对准每一个热端P-Ν进行曝光；再使用浓度1%的NaOH显影液对曝光后的柔性冷端绝缘基体1进行显影，柔性冷端绝缘基体1加工面形成200个热端导电层微区；
[0052]步骤11:溅射热端导电层
[0053]柔性冷端绝缘基体1的加工面朝下放置在JSD-500磁控溅射台的样品托上；样品托安装在溅射台真空室的转盘上，关闭真空室；设置真空室中的温度20°C?28°C、溅射功率80W，转盘转数为20转/分钟，气流量为0.6Pa，用Mo靶在步骤10完成后的柔性冷端绝缘基体1加工面进行200min溅射；用丙酮清洗掉柔性冷端绝缘基体1上的光刻胶，柔性冷端绝缘基体1加工面所有热端导电层微区上均制出2.5 μ m厚的Mo薄膜作为热端导电层4 ；形成图2所示封装前微观结构的BiTe基柔性薄膜温差电池的照片；
[0054]步骤12:封装
[0055]用手工雕刻刀对柔性冷端绝缘基体1进行剪裁，柔性冷端绝缘基体1的四边与溅射到柔性冷端绝缘基体1上的外围材料距离为3-5_ ;根据剪裁柔性冷端绝缘基体1的面积，剪裁一块0.1mm厚的聚酰亚胺薄膜作为柔性热面绝缘层6，将柔性热面绝缘层6覆在柔性冷端绝缘基体1加工面的材料上，预留出输出端口的位置后，用0.1mm厚的单面聚酰亚胺胶带将柔性冷端绝缘基体1和柔性热面绝缘层6四边粘合成一体，完成本发明BiTe基柔性薄膜温差电池的制作过程。
[0056]本发明制成的BiTe基柔性薄膜温差电池为由200对P/Ν单体构成的BiTe基薄膜温差电池，电池面积为0.42cm2。对该电池进行电性能测试，电池热面温度25.23°C，冷端温度24.07°C，温差为1.16°C ;在该工作温差下，电池开路电压为37.29mV，输出电功率达到0.81mW。远高于目前柔性薄膜温差电池的电功率，本发明大幅提高了柔性薄膜温差电池的电输出性能。
[0057]尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.BiTe基柔性薄膜温差电池，自下至上依次包括柔性冷端绝缘基体，固装于柔性冷端绝缘基体上的复数个冷端导电层和两个冷端导电层输出端口，每一个冷端导电层面上固装一个N型温差电单体和一个P型温差电单体，构成冷端P-N对,一个冷端导电层输出端口上面固装一个N型温差电单体，另一个冷端导电层输出端口上面固装一个P型温差电单体；一个冷端P-N对上的N型温差电单体和相邻一个冷端P-N对上的P型温差电单体上面固装一个热端导电层，构成热端P-N对；全部热端导电层上面固装一个柔性热面绝缘层，其特征在于；所述柔性冷端绝缘基体和柔性热面绝缘层的厚度均为微米级；所述复数个冷端导电层和两个冷端导电层输出端口的厚度均为0.1-1 μ m ;所述复数个N型温差电单体和复数个P型温差电单体的厚度均为2-3 μ m ;所述柔性冷端绝缘基体和柔性热面绝缘层之间的所有N型温差电单体和相邻P型温差电单体之间均制有2-5 μ m厚的冷热端导电层间绝缘层。2.根据权利要求1所述BiTe基柔性薄膜温差电池，其特征在于:所述柔性冷端绝缘基体和柔性热面绝缘层均为聚酰亚胺薄膜。3.根据权利要求1所述BiTe基柔性薄膜温差电池，其特征在于:所述冷端导电层、冷端导电层输出端口和热端导电层均为Mo薄膜。4.根据权利要求1所述BiTe基柔性薄膜温差电池，其特征在于:所述N型温差电单体为N型Bi2 xSexTe3薄膜，其中x为0.1-1.9 ;所述P型温差电单体为P型Bi3SbxTe3 x薄膜，其中X为0.1-2.9。5.根据权利要求1所述BiTe基柔性薄膜温差电池，其特征在于:所述冷热端导电层间绝缘层为ZnO材料。
【专利摘要】本发明涉及一种BiTe基柔性薄膜温差电池，自下至上包括冷端绝缘基体，复数个冷端导电层和两个冷端导电层输出端口；每一冷端导电层上的一个N型温差电单体和一个P型温差电单体，热端导电层和热面绝缘层，N型温差电单体和相邻P型温差电单体之间均有冷热端导电层间绝缘层，其特点是；冷端绝缘基体和热面绝缘层均为聚酰亚胺薄膜；各层厚度均为微米级薄膜。本发明选用微米级厚的聚酰亚胺薄膜作为冷端绝缘基体和热面绝缘层，在冷端绝缘基体和热面绝缘层之间制出各层均为微米级厚度，N型温差电单体和相邻P型温差电单体之间有冷热端导电层间绝缘层，有效提高了电池的柔性和集成度，大幅提高了电池电输出性能。
【IPC分类】H01L35/16, H01L35/02
【公开号】CN105322087
【申请号】CN201410364531
【发明人】张丽丽, 阎勇, 刘静榕, 郭金娟
【申请人】中国电子科技集团公司第十八研究所
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年7月28日