热电发电器件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种热电发电器件包括：热电片，包括相对设置的热端和冷端、多个第一电极、多个第二电极、多个p型热电结构以及n型热电结构，所述第一电极设置于所述热端的内表面，所述第二电极设置于所述冷端的内表面，所述p型热电结构和n型热电结构交替间隔排列，并通过第一电极和第二电极串联；两层润湿金属层分别设置于所述热端和所述冷端的外表面；两层铜金属层分别设置于所述两层润湿金属层的外表面；两层焊锡膏层分别设置于所述两层铜金属层的外表面；两个铜质散热片分别设置于所述两层焊锡膏层的外表面。
【专利说明】
热电发电器件
技术领域
[0001] 本实用新型设一种热电发电器件。
【背景技术】
[0002] 热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料，1823年发现的塞贝克效应 和1834年发现的帕尔帖效应为热电能量转换器和热电制冷的应用提供了理论依据。随着空 间探索兴趣的增加、医用物理学的进展W及在地球难于日益增加的资源考察与探索活动， 需要开发一类能够自身供能且无需照看的电源系统，热电发电对运些应用尤其合适。
[0003] 利用自然界溫差和工业废热均可用于热电发电，它能利用自然界存在的非污染能 源，具有良好的综合社会效益。另外，利用热电材料制备的微型元件用于制备微型电源、微 区冷却、光通信激光二极管和红外线传感器的调溫系统，大大拓展了热电材料的应用领域。 因此，热电材料是一种有着广泛应用前景的材料，在环境污染和能源危机日益严重的今天， 进行新型热电材料的研究具有很强的现实意义和市场前景。现有的热电发电器件一般在热 电片的两侧通过导热膏将两个侣制的散热结构相粘结，由于散热片一般使用铜质材料，与 侣制的散热结构导热系数及膨胀系数不同，故，导致现有的热电发电器件发电效率较低。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型提供一种热电发电器件，可有效解决上述问题。
[0005] -种热电发电器件，包括:热电片，包括相对设置的热端和冷端、多个第一电极、多 个第二电极、多个P型热电结构W及η型热电结构，所述第一电极设置于所述热端的内表面， 所述第二电极设置于所述冷端的内表面，所述Ρ型热电结构和η型热电结构交替间隔排列， 并通过第一电极和第二电极串联;两层润湿金属层分别设置于所述热端和所述冷端的外表 面;两层铜金属层分别设置于所述两层润湿金属层的外表面;两层焊锡膏层分别设置于所 述两层铜金属层的外表面;两个铜质散热片分别设置于所述两层焊锡膏层的外表面。
[0006] 优选的，所述润湿金属层的厚度为10纳米到500纳米。
[0007] 优选的，所述润湿金属层的厚度为50纳米到100纳米。
[000引优选的，所述铜金属层的厚度为1微米到100微米。
[0009] 优选的，所述铜金属层的厚度为20微米到50微米。
[0010] 优选的，所述焊锡膏层的厚度为1微米到100微米。
[0011] 优选的，所述焊锡膏层的厚度为20微米到50微米。
[0012] 优选的，所述焊锡膏层的厚度为30微米到40微米。
[0013] 本实用新型提供的热电发电器件，通过润湿金属层、铜金属层W及焊锡膏层将所 述热电片W及所述铜质散热片焊接在一起，由于所述热电发电器件的材料较为均一，故，其 整体具有较为均一的导热系数及膨胀系数，从而可W提高所述热电发电器件的效率。
【附图说明】
[0014] 图1为热电发电器件的制备方法流程图。
[0015] 图2为热电发电器件中的热电片的结构示意图。
[0016] 图3为热电发电器件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可W理解的是，此处 所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明 的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
[0018] 请参照图1，本实用新型提供一种热电发电器件的制备方法，包括W下步骤：
[0019] S1，提供热电片10。
[0020] S2,通过磁控瓣射工艺分别在所述热端和所述冷端的外表面形成润湿金属层11。
[0021] S3,通过电锻工艺分别在所述润湿金属层11的外表面形成铜金属层12;
[0022] S4,通过涂覆工艺分别在所述铜金属层12的外表面形成焊锡膏层13;
[0023] S5,分别在所述焊锡膏层13的外表面设置铜质散热片14,并通过回流焊接工艺将 所述铜质散热片14焊接在所述焊锡膏层13的外表面。
[0024] 请参照图2，在步骤S1中，所述热电片10包括封装框架105、多个第一电极101、多个 第二电极102、多个P型热电结构103W及η型热电结构104。所述封装框架105具有相对设置 的热端（图中未标示)和冷端（图中未标示）。所述第一电极101设置于所述热端的内表面，所 述第二电极102设置于所述冷端的内表面，所述Ρ型热电结构103和η型热电结构104交替间 隔排列，并通过第一电极101和第二电极102串联。所述封装框架105的材料为铜。
[0025] 在步骤S2中，之所W通过磁控瓣射工艺分别在所述热端和所述冷端的外表面形成 润湿金属层11，是由于通过电锻工艺形成的铜金属层12与所述热端和所述冷端的外表面润 湿性不好，难W紧密的附着在所述热端和所述冷端的外表面。故，分别在所述热端和所述冷 端的外表面形成与铜金属可W形成良好润湿性的润湿金属层11，从而可W使后续的铜金属 层12可W紧密的形成在所述热端和所述冷端的外表面。优选的，所述润湿金属层11的厚度 为10纳米到500纳米。更优选的，所述润湿金属层11的厚度为50纳米到100纳米。所述润湿金 属层11的材料为儀、钮、铁及其合金。本实施例中，所述润湿金属层11的厚度约为50纳米的 儀层。另外，通过磁控瓣射工艺形成，还可W使所述润湿金属层11与所述热端和所述冷端的 外表面形成紧密接触。
[0026] 在步骤S3中，之所W使用电锻工艺形成所述铜金属层12,是由于该铜金属层12需 要较大的厚度，通过电锻工艺形成，可W简化工艺并降低成本。优选的，所述铜金属层12的 厚度为1微米到100微米。更优选的，所述铜金属层12的厚度为20微米到50微米。本实施例 中，所述铜金属层12的厚度为30微米左右。
[0027] 在步骤S4中，所述焊锡膏层13的厚度为1微米到100微米。优选的，所述焊锡膏层13 的厚度为20微米到50微米。更优选的，所述焊锡膏层13的厚度为30微米到40微米。
[00%]请参照图2-3,一种热电发电器件100,包括:热电片10,包括相对设置的热端（图中 未标示)和冷端（图中未标示）、多个第一电极101、多个第二电极102、多个Ρ型热电结构103 W及η型热电结构104,所述第一电极101设置于所述热端的内表面，所述第二电极102设置 于所述冷端的内表面，所述Ρ型热电结构103和η型热电结构104交替间隔排列，并通过第一 电极101和第二电极102串联;两层润湿金属层11分别设置于所述热端和所述冷端的外表 面;两层铜金属层12分别设置于所述两层润湿金属层11的外表面;两层焊锡膏层13分别设 置于所述两层铜金属层12的外表面;两个铜质散热片14分别设置于所述两层焊锡膏层13的 外表面。
[0029] 所述热电发电器件100在使用时，其中一个铜质散热片14可W和溫度高的水等液 体接触，W传导热量给所述P型热电结构103和所述η型热电结构104;其中另一个铜质散热 片14可W和溫度低的水等液体接触，W将传导热量所述Ρ型热电结构103和所述η型热电结 构104的热量传导到热电发电器件100的外部，从而形成从所述热端到所述冷端的热传导通 路，进而形成电流。
[0030] 进一步的，为了获得较佳的铜质散热片14的溫度，做如表1对比试验。
[0031] 表1
[0032]
[0033] 当热端的初始溫度为100°C，冷端的初始溫度为23°C时，经过4分20秒左右，热端的 溫度变为63°C，冷端的溫度变为34°C时，还可W保持电压2.5伏特左右；而当热端的初始溫 度为80°C，冷端的初始溫度为23°C时，经过3分左右，热端的溫度变为58°C，冷端的溫度变为 26°C，就难W检测到电压。由此，所述热端的溫度优选为70~100°C，所述冷端的溫度优选为 20 ~30°C。
[0034] 注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会 理解，本实用新型不限于运里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明 显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过W上实施例 对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于W上实施例，在不脱离 本实用新型构思的情况下，还可W包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附 的权利要求范围决定。
【主权项】
1. 一种热电发电器件，其特征在于，包括： 热电片，包括相对设置的热端和冷端、多个第一电极、多个第二电极、多个P型热电结构 以及η型热电结构，所述第一电极设置于所述热端的内表面，所述第二电极设置于所述冷端 的内表面，所述Ρ型热电结构和η型热电结构交替间隔排列，并通过第一电极和第二电极串 联； 两层润湿金属层分别设置于所述热端和所述冷端的外表面； 两层铜金属层分别设置于所述两层润湿金属层的外表面； 两层焊锡膏层分别设置于所述两层铜金属层的外表面； 两个铜质散热片分别设置于所述两层焊锡膏层的外表面。2. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述润湿金属层的厚度为10纳米 到500纳米。3. 根据权利要求2所述的热电发电器件，其特征在于，所述润湿金属层的厚度为50纳米 到100纳米。4. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述铜金属层的厚度为1微米到 100微米。5. 根据权利要求4所述的热电发电器件，其特征在于，所述铜金属层的厚度为20微米到 50微米。6. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述焊锡膏层的厚度为1微米到 100微米。7. 根据权利要求6所述的热电发电器件，其特征在于，所述焊锡膏层的厚度为20微米到 50微米。8. 根据权利要求7所述的热电发电器件，其特征在于，所述焊锡膏层的厚度为30微米到 40微米。9. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述润湿金属层的材料为镍、钯、 钛或其合金。10. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述润湿金属层的材料为镍。
【文档编号】H01L35/32GK205429009SQ201620198434
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】黄宇, 欧阳文道, 白斌, 张旻澍, 林建平, 林文倩
【申请人】深圳前海华兆新能源有限公司