所有的第一容纳槽中，并压实；
(3)将第二块第一掩膜版与步骤(2)中的第一掩膜版对齐叠加，并将内层热电粉体材料涂覆至所有的第一容纳槽中，并压实；
(4)按照步骤(3)所述的方式进行循环，直至第m块第一掩膜版与第(m-1)块第一掩膜版对齐叠加、并涂覆PJ1热电粉体材料后，将所有的第一掩膜版均去除，得到第一热电基片；所述的P1、P2、P3……Pm层热电粉体材料的温度关系为:POP0P3……>Pm;
(5 )分别制作Ν!、N2、N3……Nm层热电粉体材料；
(6)将其中一块第二掩膜版与第二银电极对齐叠加，并将Λ层热电粉体材料涂覆至所有的第二容纳槽中，并压实；
(7)将第二块第二掩膜版与步骤(6)中的第二掩膜版对齐叠加，并将他层热电粉体材料涂覆至所有的第二容纳槽中，并压实；
(8)按照步骤(7)所述的方式进行循环，直至第m块第二掩膜版与第(m-1)块第二掩膜版对齐叠加、并涂覆仏层热电粉体材料后，将所有的第二掩膜版均去除，得到第二热电基片；所述的N1、N2、N3……Nm层热电粉体材料的温度关系为:NKN 2<N 3……<N m。
[0030]通过上述步骤，可得到第一热电基片和第二热电基片，其中，第一银电极上的第一层P、N热电最佳适宜温度最高，然后往第二银电极方向呈逐渐递减的趋势，即第二银电极上的第一层P、N热电最佳适宜温度最低。
[0031]此外，上述所有的热电粉体材料均采用混合球磨、加入粘接剂和分散剂研磨方式得到。第一银电极、第一掩膜版及第二掩膜版叠加的状态如图6所示，而第二银电极、第一掩膜版及第二掩膜版叠加的状态如图7所示。
[0032]三、热电基片烧结
将第一热电基片和第二热电基片对齐叠加，然后放入高温气氛炉中，于惰性气氛下进行烧结，烧结温度为450?650°C，分别得到P型和N型电极各自的热电偶臂和焊锡连接层。
[0033]四、绝缘和封装固化
得到热电偶臂和焊锡连接层后，最后一步就是引出红黑导线。分别在P型和N型电极上引出红、黑导线，并用绝缘绝热胶涂覆四周，然后封装固化，即可得到叠层温差电池。
[0034]下面以一个实例对本发明的实现过程进行进一步的说明。
[0035]以BiTe系材料作为P型和N型电极各自的低温层，以PbTe系材料作为P型和N型电极各自的中温层，以SiGe系材料作为P型和N型电极各自的高温层。
[0036]首先是制作银电极和掩膜版，其步骤与上述一致，这里不再重复，本实例中，第一掩膜版和第二掩膜版均为三块。
[0037]接着，根据P型电极的高温配方(温度为800K)，制作P型SiGe热电粉体材料(S卩？丄层热电粉体材料)，然后将其中一块第一掩膜版与第一银电极对齐叠加，并将SiGe热电粉体材料涂覆至所有的第一容纳槽中。然后，根据P型电极的中温配方(温度为600K)，制作P型PbTe热电粉体材料(即P2层热电粉体材料)，然后将第二块第一掩膜版与前面的第一掩膜版对齐叠加，并将PbTe热电粉体材料涂覆至所有的第一容纳槽中。再然后，根据P型电极的低温配方(温度为400K)，制作P型BiTe热电粉体材料(S卩P3层热电粉体材料)，然后将第三块第一掩膜版与第二块第一掩膜版对齐叠加，并将BiTe热电粉体材料涂覆至所有的第一容纳槽中。最后将三块第一掩膜版均去除，得到第一热电基片；
紧接着，根据N型电极的低温配方(温度为400K)，制作N型BiTe热电粉体材料(8卩见层热电粉体材料)，然后将其中一块第二掩膜版与第二银电极对齐叠加，并将BiTe热电粉体材料涂覆至所有的第二容纳槽中。然后，根据N型电极的中温配方(温度为600K)，制作N型PbTe热电粉体材料，然后将第二块第二掩膜版与前面的第二掩膜版对齐叠加，并将PbTe热电粉体材料涂覆至所有的第二容纳槽中。再然后，根据N型电极的高温配方(温度为800K)，制作N型SiGe热电粉体材料，然后将第三块第二掩膜版与第二块第二掩膜版对齐叠加，并将SiGe热电粉体材料涂覆至所有的第二容纳槽中。最后，将三块第二掩膜版均去除，得到第二热电基片。
[0038]上述步骤完成后，便可进行热电基片烧结、绝缘和封装固化等步骤，得到叠层温差电池。
[0039]上述热电材料也可选用同一系热电材料实现叠层温差电池的制作，例如选用不同原子比例的BixSb2-xTe3(0〈x〈2)材料来实现P型热电的高温、中温和低温配方制作，选用不同原子比例的Sb2Te3-x Sex(0〈X〈l)材料来实现N型热电的低温、中温和高温配方制作。并且还需要说明的是，上述热电材料的选用仅作为参考，本发明提供的是一种叠层温差电池的制作方式，旨在实现热电臂材料成分梯度变化并使之工作于最佳温度，进而拓宽热电模块的使用温差范围。
[0040]本发明通过设计一种全新的温差电池制备方法，不仅解决了热电材料在制备电池的过程中容易发生损耗和受到污染，而且充分发挥了材料的最佳性能，使得制备出来的叠层温差电池，不仅可以承受很大范围的温差，而且发电效率高。并且除了叠层结构，本发明甚至可以做成类超晶格结构，从而适应的温度范围更加广泛，更能降低热导率，提高热电性能。可以说，本发明与现有技术相比，技术进步十分明显，其具有突出的实质性特点和显著的进步。
[0041]上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种叠层温差电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据温差发电模块的组装形式设计丝印网版，然后在一块陶瓷基片的一表面上经丝网印刷和烧结工艺，得到第一银电极，在另一块形状、大小相同的陶瓷基片的一表面上经丝网印刷和烧结工艺，得到第二银电极;所述烧结的温度为850?950°C，烧结时间为30?60min； (2)分别在第一银电极和第二银电极上利用设计的丝网印版印刷含镍焊锡膏，作为第一银电极和第二银电极的缓冲连接层； (3)制作数量均为m块、且形状和大小均与陶瓷基片相同的第一掩膜版和第二掩膜版，其中，第一掩膜版上设有根据银电极图形分布的用于涂覆热电粉体材料、并作为温差电池P型臂的第一容纳槽，第二掩膜版上设有根据银电极图形分布的用于涂覆热电粉体材料、并作为温差电池N型臂的第二容纳槽;m2 3; (4 )分别制作P!、P2、P3……Pm层热电粉体材料； (5)将其中一块第一研磨版与第一银电极对齐叠加，并将Pi层热电粉体材料涂覆至所有的第一容纳槽中，并压实； (6)将第二块第一掩膜版与步骤(5)中的第一掩膜版对齐叠加，并将内层热电粉体材料涂覆至所有的第一容纳槽中，并压实； (7)按照步骤(6)所述的方式进行循环，直至第m块第一掩膜版与第(m-1)块第一掩膜版对齐叠加、并涂覆PJ1热电粉体材料后，将所有的第一掩膜版均去除，得到第一热电基片，然后执行步骤(8);所述的……热电粉体材料的温度关系为必奶奶……>Pm; (8 )分别制作Λ、N2、N3……Nm层热电粉体材料； (9)将其中一块第二掩膜版与第二银电极对齐叠加，并将Λ层热电粉体材料涂覆至所有的第二容纳槽中，并压实； (10)将第二块第二掩膜版与步骤(9)中的第二掩膜版对齐叠加，并将Ν2层热电粉体材料涂覆至所有的第二容纳槽中，并压实； (11)按照步骤(10)所述的方式进行循环，直至第m块第二掩膜版与第(m-1)块第二掩膜版对齐叠加、并涂覆仏层热电粉体材料后，将所有的第二掩膜版均去除，得到第二热电基片，然后执行步骤(12 );所述的N 1、N 2、N 3……N m层热电粉体材料的温度关系为:N i〈 N 2〈N 3……<Nm； (12)将第一热电基片和第二热电基片对齐叠加，然后于450?650°C范围内烧结，分别得到P型和N型电极各自的热电偶臂和焊锡连接层； (13)分别在P型和N型电极上引出红、黑导线，并进行绝缘和封装固化加工，得到叠层温差电池。2.根据权利要求1所述的一种叠层温差电池的制备方法，其特征在于，所述陶瓷基片为氧化铝陶瓷基片。3.根据权利要求1或2所述的一种叠层温差电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，焊锡膏的厚度为30?50umo4.根据权利要求3所述的一种叠层温差电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)和(8)中的热电粉体材料均采用混合球磨、加入粘接剂和分散剂研磨的方式得到。5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种叠层温差电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(12)中，将第一热电基片和第二热电基片对齐叠加，然后放入高温气氛炉中，于惰性气氛下进行烧结。
【专利摘要】本发明公开一种叠层温差电池的制备方法，包括：（1）制作第一、第二银电极及缓冲连接层；（2）制作第一、第二掩膜版；（3）制作P1、P2、P3……Pm层热电粉体材料，并将所有的第一掩膜版与第一银电极叠加，同时涂覆热电粉体材料，再去除第一掩膜版，得到第一热电基片；（4）制作N1、N2、N3……Nm层热电粉体材料，并将所有的第二掩膜版与第二银电极叠加，同时涂覆热电粉体材料，再去除第二掩膜版，得到第二热电基片；（5）叠加第一、第二热电基片，烧结，得到热电偶臂和焊锡连接层；（6）引出红、黑导线，并进行绝缘和封装固化，得到叠层温差电池。本发明解决了现有技术易使材料损耗和污染、且无法发挥材料最佳性能的问题。
【IPC分类】H01L35/34
【公开号】CN105489749
【申请号】CN201610017361
【发明人】梁桃华, 杨仕清, 陈直, 孟奕峰, 杨清学, 周江, 汤勇, 卢超, 潘锦功, 谢义成
【申请人】成都职业技术学院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月12日