专利名称：热电装置的制作方法
热电装置本发明涉及一种热电装置，其用于例如通过热电发电器由内燃机的废气来产生电能。本发明尤其涉及一种用于将废气的热能转化成电能的发电器。由机动车的发动机产生的废气具有热能，其可通过热电发电器或设备转化成电能，以例如给蓄电池或一些其他存储器充电，或直接给电力负载提供所要求的电能。因此就可以较高的能量效率水平来操作机动车，并且对于机动车的操作来说可获得较大程度的能量。这种热电发电器具有至少多个热电转换元件。热电转换元件可为能有效地将这种热能转化成电能的类型(塞贝克效应)或相反的类型(珀尔贴效应)。“塞贝克效应”基于热能到电能的转化的现象，并且用于产生热电能。“珀尔贴效应”是“塞贝克效应”的逆过程， 是涉及热吸收的现象，并由与电流相关的不同材料引起。“珀尔贴效应”已被提出用于例如热电制冷的目的。这种热电转化元件优选地具有多个安装在称为热端和称为冷端之间的热电元件。 热电元件例如包括至少两个半导体元件(P-掺杂和η-掺杂)，它们在其上端和下端上交替地设有导电桥(朝向热端和/或冷端)。陶瓷板或陶瓷涂层和/或类似的材料用于电绝缘金属桥，并且因此优选地布置在金属桥之间。如果能够在半导体元件的各端上获得温度梯度，则能形成电势。在这种情况中，在第一半导体元件的热端上接收热量，其中该端上的电子转移到后续半导体元件的能量较高的导带中。在冷端电子则释放能量，并且迁移到具有相对低能量水平的后续半导体元件中。因此，在给定相应的温度梯度时可产生电流。在机动车废气系统中的热电发电器的热端和冷端之间产生的大的温度差异使得所用的材料及其结构处于很大的应力下。在废气系统中，热电发电器的冷端上的温度典型地在20°C到110°C之间，而在热端上则在150°C到500°C之间。这种大的温度差异导致在热端和冷端上的材料的不同程度的膨胀。这种不同程度的膨胀又导致热电发电器中的应力， 其随时间的流逝会不利地影响发电器的连贯性和/或功能。在热电发电器中已提出了补偿元件以降低压力。但是在制造期间，热电发电器中的额外的补偿元件提高了技术成本。以此为基础，本发明的目的是至少部分地解决所描述的与现有技术相关的问题。 特别是说明了适于用在废气系统的热电发电器中的热电装置。在操作期间尽管存在有温度差异，但是该热电装置能够降低热端和冷端之间的热应力。通过根据权利要求1的特征的装置和通过根据权利要求8的用于制造热电装置的方法实现了这些目的。在从属权利要求中公开了根据本发明的装置的有益改进和这种装置到上级结构单元中的结合。应注意的是，在权利要求中单独说明的特征可以任何所需的技术上合适的方式相互结合，并且构成对本发明的进一步限定。说明书尤其是与附图相结合， 进一步解释并且说明了本发明的额外的示例性实施方案。根据本发明的热电装置包括至少一个第一流动管道和至少一个第二流动管道，具有至少一个配属于该至少一个第一流动管道的第一载体层，以及至少一个配属于该至少一个第二流动管道的第二载体层，
至少一个处于第一载体层和第二载体层之间的中间空间，以及多个布置在该至少一个中间空间中且彼此电连接的P-掺杂和Π-掺杂的半导体元件，其中，在操作条件下，第一载体层的相对第一热膨胀和第二载体层的相对第二热膨胀相同。这里提出的热电装置尤其是布置在单个第一流动管道和单个第二流动管道之间， 或布置在多个第一流动管道和多个第二流动管道之间。流体即气体或液体各自地引导穿过装置各端上的流动管道。热电装置的一端称为热端，其中热流体流过配属于热端的流动管道。热电装置的另一端相应地称为冷端，其中相对低温的流体流过配属于冷端的流动管道。 在下文中总是假定，该至少一个第一流动管道形成热端而该至少一个第二流动管道形成冷端。但是，通常这也是可以互换的。在下文中，第一载体层配属于热端，第二载体层配属于冷端，但是本发明不限于这种配属关系。在机动车中，热端通常被分配废气系统的气体，而冷端被分配冷却回路的液体。特别是，配属于至少一个第一流动管道的第一载体层和配属于至少一个第二流动管道的第二载体层至少部分地形成了各自的流动管道的边界，即例如单个流动管道或多个流动管道的壁的一部分。因此，第一载体层和第二载体层热连接于热端的流体或冷端的流体。这样，温度梯度传递到布置在载体层之间的并且基于“塞贝克效应”可产生电流的半导体元件。载体层因而形成了热电装置的边界。在载体层之间设有半导体元件布置在其中的中间空间。因此，该中间空间特别是具有基本上仅由半导体元件的高度、数量和布置所预限定的范围。为了通过P-掺杂和η-掺杂的半导体元件实现选择性电流，每个载体层均可至少部分地具有半导体固定到其上并且彼此电连接的电绝缘层。对于电绝缘层而言，必须保证其不会过度阻碍热从载体层的外侧到半导体元件的传递。例如，可将碲化铋(Bi2Ti53)用作ρ-掺杂和η-掺杂的半导体元件的导体材料。此夕卜，可使用下面的材料[以。C计，高达下面的最高温度]η-型Bi2Te3[约 250 "C ] ；PbTe[约 500 "C ] ;Ba0.3Co3.95Ni0.05Sb12[约 600 "C ] ；Bay(Co, Ni)4Sb12[约 600 "C ] ；CoSb3 [约 700 "C ] ；Ba8Ga16Ge30 [约 850 "C ] ；La2Te3 [约 1100 "C ]； SiGe[约 IOOO0C ] ；Mg2(Si, Sn)[约 700V ]；ρ-型(Bi，Sb)2TC3 [约 2000C ] ；Zn4Sb3 [约 380°C ] ；TAGS [约 600°C ] ；PbTe [约 500 V ]； SnTe [约 600°C] ；Cei^e4Sb12 [约 700°C ] ；YbwMnSb11 [约 1000°C ] ；SiGe [约 1000°C ] ；Mg2 (Si, Sb)[约 600 °C ]。在根据本发明的热电装置中，因此两个载体层用于限定中间空间的边界，并且用于热从流动管道到半导体元件的传递。这里，可通过包括具有不同导电率的材料的小长方体的方式来制得半导体元件。在各情况中，两种不同的半导体元件(P-掺杂和η-掺杂)优选地以其一起形成串联回路的方式彼此电连接。两个载体层中的一个吸收流入的热流(热端)，而另一个载体层输出流出的热流(冷端)。考虑到单个半导体元件的布置或布线设计， 半导体元件的类型、设计和/或位置可适应于安装空间、所需热电流、电流的导向路径等，其中这里它们尤其可不相同。特别地，热电装置具有一组或多组彼此串联的半导体元件，其中每个组形成彼此独立的或通过并联电路彼此连接的回路。相对热膨胀由载体层的平均膨胀系数与在热电装置的操作条件下该载体层所经受的温度差异之积而产生。平均膨胀系数是由在温度升高的情况下的长度在静态温度下的整体长度中的变化所形成的因子。平均膨胀系数的单位是I/Kelvin。这里，在平均膨胀系数的确定期间，长度的变化定义为在静态温度时的载体层长度和在(最大)操作温度时的载体层长度之间的差异。温度差异由(最大)操作温度和静态温度(在操作条件下)之间的差异产生。对于第一载体层和第二载体层来说，静态温度典型地在-20°C到40°C之间，优选地在0°C到20°C之间，特别优选地精确为10°C。热端的(最大)操作温度在150°C到900°C 之间，优选在250°C到700°C之间，特别优选地精确为325°C (对于废气再循环系统中的热电装置)或精确为625°C (对于车辆底盘上的废气系统中的热电装置)。冷端的操作温度在-200C到120°C之间，优选地在500C到80°C之间，特别优选地精确为65°C。用于测定长度变化的可能测量方法是本领域的技术人员所熟知的。优选地，在特别优选的温度下实施测量。假若第一载体层的相对第一热膨胀和第二载体层的相对第二热膨胀具有“相同的”构造，则它们的数值仅略微地彼此不同，特别地具有最大10%的差异(平均值或甚至绝对值)，特别地最大为1.0%或甚至最大仅为0. 1%。这使得特别清楚地是，第一载体层和第二载体层具有不同的平均膨胀系数，以形成相对热膨胀的相同构造。根据本发明，由于这种调节过的平均膨胀系数，因此在操作期间或在操作条件下便补偿了通常会导致这些部件的不同程度膨胀的第一载体层和第二载体层之间的大的温度差异。在这种情况中，相对小的相对热膨胀应位于相对大的热膨胀的特定公差范围中。在热电装置的一种优选改进中，第一载体层具有2 X 10_6/K到10. 2Χ 10_6/Κ的膨胀系数，第二载体层具有12Χ 10_6/Κ到28. 4X IO-6A的膨胀系数。由于进行检测的技术原因， 特定的膨胀系数可有高达5%的误差，并且称为“平均”值。这里特别优选的是，第一载体层具有5. 5 X IO-6A到8 X 10_6/Κ的膨胀系数，第二载体层具有18Χ 10_6/Κ到28. 4X IO-6A的膨胀系数。由于选择具有优选膨胀系数的合金，因此第一载体层具有几乎与半导体元件的膨胀系数相一致的膨胀系数，并且假设在操作期间有高达约450°C的温度差异，第二载体层会膨胀到与热端的载体层精确相同的程度。测试和分析显示，通过这种材料能够获得应力特别低并因此甚至在交变应力下也具有长服务寿命的热电装置。为了确定用于第一载体层或用于第二载体层的材料的膨胀系数，可首先将该材料的测试带材夹持在一个端上，其可通过从半导体装置上取下来或作为原材料而获得。在静态温度下进行测量之后，通过给测试带材施加适当的媒介材料而将其加热到(最大)操作温度。如果测试带材经受媒介物的时间足够长，使得测试带已经整体上具有媒介物的温度， 则在至少一个维度中测定带材的长度。之后，选择性地将媒介物的温度提高几度，并且在测试带材具有该升高的温度之后再一次测定测试带材的长度。可由长度、测定的长度差异和温度差异来确定膨胀系数。
对于在废气再循环系统中使用该装置的情况，冷端的操作温度典型地在50°C 到80°C之间(特别精确为65°C)，并且热端的温度在250°C到400°C之间(特别精确为 325°C )。为了测量冷端材料的膨胀系数，可使用带有适当加热板的水浴，该水浴的温度尽可能精确地控制。此外，也可以构思使用流体流、特别是可以监控的方式来控制其温度的蒸汽流来处理测试带材。这种热流体流也适合于测量热端上的材料。然而也可在能非常精确地控制其温度的微波炉中加热热端上的材料。然而，在可被认为单独地具有创造性的热电装置的一个优选实施例中，至少第一载体层或第二载体层包括含有下面成分的合金至少9.0%重量比例的镍，至多1.0%重量比例的硅，以及至少一种选自锰、铬、碳、钼、钴、铝、钛、铜和铌的元素以及铁。有益的合金具有宽范围的膨胀系数，以及其他类似的机械性能和热性能。根据本发明的合金在从20°C到500°C的温度范围中的膨胀系数为从1. OX 10_6/K到31. 7Χ 10_6/Κ。 宽范围的膨胀系数允许载体层的合金适应于给定的操作温度和所使用的半导体元件的材料性能。通过镍在合金中的比例可显著地影响膨胀系数。因此，具有36%重量比例的镍的铁/镍合金具有最小的膨胀系数。通过硅在合金中的比例，可显著地影响合金的抗拉强度和弹性极限。除了根据本发明所指定的材料比例，合金也可具有典型的杂质，但是这里它是微不足道的。至少第一载体层或第二载体层包括有益的合金。但是优选地，第一载体层和第二载体层均包括根据本发明的合金。用于第一载体层和/或第二载体层的根据本发明的合金的适当选择保证了在装置的操作期间，尽管可存在高达450°C的温度差异，但第一载体层的绝对膨胀和第二载体层的绝对膨胀具有相似的量度。这样，在第一载体层和第二载体层之间基本上不会产生(显著的)应力。这尤其意味着，在没有温度差异的状态中，在第一载体层的内部面上的点和在第二载体层的内部面上的点的连线正交于内部面，而在具有大的温度差异的状态中，这些点基本上保持相同的距离。在一个特别优选的实施方案中，在操作期间第一载体层的合金经历与半导体元件和第二载体层的合金类似的膨胀。根据热电装置的一种改进，第一载体层包括含有下面成分的第一合金至少32.0%重量比例的镍，和至多1. 0%重量比例的锰，以及至少一种选自硅、铬、碳、钼、钴、铝、钛和铌的元素以及铁。这种改进的第一合金在从200 V到500°C的温度范围中具有从2. 0X 10_6/K到 10. 2χ ιο-6/κ的膨胀系数。第一合金在该温度范围中的低膨胀系数使得可采用第一合金作为用于在相对高温度的热端上的载体层的材料。根据热电装置的另一有益改进，第一载体层包括含有下列成分的第一合金镍的比例在28. 0%重量到30. 0%重量之间，钴的比例在16. 0%重量到18. 0%重量之间，铬的比例最多为0. 重量，
碳的比例最多为0.05%重量，锰的比例最多为0.5%重量，和硅的比例最多为0.3%重量，以及，剩余物由铁和不可避免的杂质形成。上述这种合金在下文中也称为“优选的热端材料”。由于这种第一合金在200°C到500°C之间的温度范围中具有在5. 8X 10_6/K至Ij 6. IX 10—7Κ之间的膨胀系数，因此第一合金有益地适应于适当半导体元件的膨胀系数。如果第一合金用作热端上的载体层则是特别有益的。通过钴来抑制在相对高的温度下的晶粒生长。因此改善了回火稳定性和耐热性。 另一方面，钴会促进石墨形成。当其浓度提高时，导热率也提高。铬提高了合金的抗拉强度， 同时稍微阻止了膨胀。相对高的铬含量会改善耐热性。如果第一载体层包括如下的第一合金则也是有益的，其中镍的比例在32. 0%重量到37. 0%重量之间，锰的比例最多为0. 6%重量，以及包括至少一种选自硅、铬、钴、钛和铌的元素以及铁。该第一合金定义为在从200°C到500°C的温度范围中具有2. OX 10_6/K到 10.2Χ10—7Κ的膨胀系数。因此，这些合金特别适合于热端的载体层。钼会提高抗拉强度， 并且特别是提高耐热性。当钼与铬和镍一起合金化时，可实现高的弹性极限和强度值。同样地，第一载体层包括这样的第一合金，其中镍的比例在37. 0%重量到43. 5% 重量之间，锰的比例最多为1.0%重量，硅的比例最多为0.4%重量，碳的比例最多为1.0% 重量，并且不包括铝、钼和铜。第一合金定义为在从200°C到500°C的温度范围中具有 3. 5X IO-6A到9. 3X IO-6A的膨胀系数。因此，这种合金特别适合于热端的载体层。如果第一载体层包括这样的第一合金也是有益的，其中镍的比例在45. 0%重量到 52.0%重量之间，锰的比例最多为0.8%重量，硅的比例最多为0.5%重量，以及包括至少一种选自碳、铬和铝的元素以及铁。第一合金定义为在从200°C到500°C的温度范围中具有 8.0Χ10_6/Κ到10.0X10_6/K的膨胀系数。因此，这些合金特别适合于热端的载体层，并且可有益地与具有相应膨胀系数的半导体元件结合。如果第一载体层包括这样的第一合金也是有益的，其中镍的比例在41.0%重量到43. 5%重量之间，锰的比例最多为0. 6%重量，硅的比例最多为1. 0%重量，铬的比例最多为6.0%重量，以及包括至少一种选自铝、钴和钛的元素以及铁。第一合金定义为在从 200°C到500°C的温度范围中具有7. 3X 10_6/K到14. 4Χ 10_6/Κ的膨胀系数。有利的是，第二载体层包括第二合金，其中镍的比例在12. 5%重量到23. 0%重量之间，锰的比例最多为7. 0%重量，硅的比例最多为1.0%重量，和碳的比例为0.65%重量，以及，可包括铬和铁。这种合金定义为在从20°C到200°C的温度范围中具有从18. 9X 10_6/K到 20. 7X IO-6A的膨胀系数。因此，如果热端和冷端之间的膨胀差异由这种量度的膨胀系数所补偿，则这种合金适合于冷端的载体层。这样，甚至当具有非常大的温度差异时，与冷端热接触的第二载体层的绝对膨胀和与热端热接触的第一载体层的绝对膨胀基本上相同。
在热电装置的一种有益的改进中，第二载体层包括如下的第二合金，其中镍的比例在9. 0%重量到11. 0%重量之间，铜的比例在17. 0%重量到19. 0%重量之间，铁的比例最多为1.0%重量，碳的比例最多为0. 重量，和硅的比例最多为0.25%重量，以及，剩余物包括锰。上述这种第二合金在下文中也称为“优选的冷端材料”。根据本发明的这种合金具有在从20°C到200°C的温度范围中从沈.8X 10_6/K到 28. 4X IO-6A之间的膨胀系数。由于这种高的膨胀系数，该合金特别适合于形成与冷端热接触的第二载体层。“优选的热端材料”形成第一载体层和“优选的冷端材料”形成第二载体层的结合是特别优选的。这样，第一载体层具有与半导体元件基本上相一致的膨胀系数，并且在操作期间有高达450°C的温度差异的情况下，第二载体层也可膨胀到与热端的载体层精确相同的程度。在热电装置的另一优选的改进中，第一载体层和第二载体层形成为柱形，并且相对于彼此同轴地布置。形成为柱形意味着具有类圆形横截面的狭长体。特别地，该横截面不精确为圆形，而是也可为椭圆形。此外，也可使用具有矩形横截面的管道。第一载体层和第二载体层形成为使得当第一载体层形成内部载体层时，第一载体层的外侧基本上在各处距第二载体层的内部侧为相同的距离。在这种柱形布置中，第一载体层的内部面形成至少第一流动管道，并且第二载体层的外部面形成至少第二流动管道的部分边界。因此形成了同心双管的类型，其中热电发电器可包括多个这种管；在双管中又形成用于一种流体的流动管道，同时至少一个用于其他流体的流动管道形成在双管的外部。此外提出了一种机动车，其具有内燃机、废气系统、冷却回路和至少一个带有多个根据本发明的热电装置的热发电器，其中至少一个第一流动管道与废气系统相连，并且至少一个第二流动管道与冷却回路相连。此外提出了一种用于制造热电装置的方法，其具有至少下面的步骤提供包括如权利要求3或4所述的合金的第一载体层；提供用于第一载体层的第一电绝缘层；提供用于第二载体层的第二电绝缘层；提供包括如权利要求5所述的合金的第二载体层；在第一载体层和第二载体层之间布置多个ρ-掺杂和η-掺杂的半导体元件；安装第一载体层和第二载体层，使得半导体元件布置在第一载体层和第二载体层之间。不能以连续的方式来理解所列举的单个步骤；而是能够重复、组合和/或互换多个步骤。首先，制得包括根据本发明的合金的第一载体层，其中载体层可包括圆形和/或矩形的板，但是也可以将管道作为第一载体层。管道的横截面优选为类似于圆形，但是也可为椭圆形。此外，也可构思出具有矩形横截面的管道。
使用浸浴法、丝网印刷法、溅射法或一些其他方法将电绝缘层优选地施加到第一载体层上。这里，电绝缘层优选地包括电介质，特别优选为SiO2O多个例如可具有长方体形或环形的ρ-掺杂和η-掺杂的半导体元件彼此电连接， 并且特别是交替地彼此串联连接。特别是通过导电性连接来对P-掺杂和η-掺杂的半导体元件布线，使其可作为热电元件来产生电流。在布置之前，半导体元件已进行了 P-掺杂和 /或η-掺杂，但是它们也可在实际的布置过程之后进行至少一种掺杂(ρ或η)。这里，第二载体层由“优选的冷端材料”形成，并且将电绝缘层施加到其上。随后， 优选地由“优选的热端材料”形成的第一载体层和第二载体层相连，使得半导体元件布置在第一载体层和第二载体层之间。可通过焊接、熔接或其他连接方法实现此安装，并且也可使用例如框架、插头式连接或螺钉的安全方法。此外，对于将半导体元件容纳到热电发电器中来说，使用根据“优选的热端材料” 的第一合金和/或使用根据“优选的冷端材料”的第二合金是特别有益的。对于特别可能的使用，可参照整体公开内容。在下文中参照附图更详细地解释了本发明和技术领域。应注意地是，附图显示了本发明的特别优选的实施方案变体，但并不对其构成限制，在所述图中
图1显示了穿过热电装置的示意性横截面，和图2 显示了具有热电装置的机动车的示意图。图1以沿纵轴线的截面的图示显示了热电装置1的柱形布置。在该示例性实施方案中，第一载体层3形成外部壳层，其与第一流体16导热性接触，并且因此形成第一流动管道8的部分边界。在第一载体层3的内侧上设有第一绝缘层2，其使第一载体层3与半导体元件7电绝缘，并且几乎不影响第一载体层3和半导体元件7之间的热流动。半导体元件 7布置在第一载体层3和第二载体层4之间的中间空间5中。ρ-掺杂和η-掺杂的半导体元件7交替地布置在第一绝缘层2和第二绝缘层6之间，并且彼此电连接和串联连接。第二绝缘层6形成半导体元件7与第二载体层4的电绝缘。第二载体层4与第二流体17导热性接触，并且在该示例性实施方案中形成第二流动管道9。第一流动管道8和第二流动管道9都可形成热端14，从而第二 /第一流动管道形成冷端15。在该示例性实施方案中(用于废气再循环系统)，至少第一载体层3或第二载体层 4包括根据本发明的合金。另一个(第二或第一)载体层的合金可包括另一种材料。在一个实施方案中，构成第一载体层3和第二载体层4的合金选择成当存在温度差异时能补偿第一载体层3相对于第二载体层4的膨胀。在这种情况中，在操作期间，冷端15上的温度在20°C到110°C之间，典型地在50°C到80°C之间，而热端14上的温度在150°C到500°C之间，典型地在250 V到400 V之间。在另一有益的实施方案中，用于热端14上的第一载体层3的合金选择成使得合金的膨胀系数基本上与半导体元件7的膨胀系数相一致。这样，当存在温度变化时，在第一载体层3和半导体元件7之间不会出现应力。用于冷端15上的第二载体层4的合金选择成使得在操作期间，尽管温度相对较低，第二载体层会膨胀到与第一载体层3相同的程度。图2是具有热电装置1、内燃机11、废气系统12和冷却回路13的机动车10的示意图。内燃机11与废气系统12相连，并且提供产生热端14且流过第一流动管道8的第一流体16。冷却回路13提供产生冷端15且引导通过第二流动管道9的第二流体17。在这
9种情况中，也能够形成多个第一流动管道8和第二流动管道9，同时热电装置1布置在它们之间。热电装置1布置在流动管道之间。在这种情况中，第一载体层3与形成热端14的第一流体16导热性接触，并且第二载体层4与形成冷端15的第二流体17导热性接触。在第一载体层3和第二载体层4之间的中间空间5中布置有半导体元件7，由于在热端14和冷端15之间的温度差异，所述半导体元件7会产生电流(“塞贝克效应”)。在这种情况中， 第一载体层3的合金和第二载体层4的合金选择成使得它们在不同温度下的热膨胀程度彼此补偿。附图标记列表1热电装置2第一绝缘层3第一载体层4第二载体层5 中间空间6 绝缘层7半导体元件8第一流动管道9第二流动管道10机动车11内燃机12废气系统13冷却回路14 热端15 冷端16第一流体17第二流体
权利要求
1.一种热电装置(1)，包括至少一个第一流动管道(8)和至少一个第二流动管道(9)，具有至少一个配属于所述至少一个第一流动管道(8)的第一载体层(3)，以及至少一个配属于所述至少一个第二流动管道(9)的第二载体层(4)，至少一个处于所述第一载体层(3)和第二载体层(4)之间的中间空间(5)，以及多个布置在所述至少一个中间空间(5)中且彼此电连接的ρ-掺杂和η-掺杂的半导体元件(7)，其特征在于，在操作条件下，所述第一载体层的相对第一热膨胀和所述第二载体层的相对第二膨胀相同。
2.根据权利要求1所述的热电装置(1)，其特征在于，所述第一载体层具有2Χ10_6/Κ 到10. 2 X IO-6A的膨胀系数，并且所述第二载体层具有12Χ 10_6/Κ到28. 4Χ 10_6/Κ的膨胀系数。
3.根据上述权利要求中一项所述的热电装置(1)，其特征在于，所述第一载体层(3)或所述第二载体层(4)包括这样的合金，其含有至少9.0%重量比例的镍，至多1.0%重量比例的硅，以及至少一种选自锰、铬、碳、钼、钴、铝、钛、铜和铌的元素以及铁。
4.根据权利要求3所述的热电装置(1)，其特征在于，所述第一载体层(3)包括第一合金，其中镍的比例至少为32.0%重量，锰的比例最多为1.0%重量，并且不含有任何铜。
5.根据权利要求3或4所述的热电装置(1)，其特征在于，所述第一载体层(3)包括这样的合金，其中镍的比例在28. 0%重量到30. 0%重量之间，钴的比例在16. 0%重量到 18. 0 %重量之间，铬的比例最多为0. 1 %重量，碳的比例最多为0. 05%重量，锰的比例最多为0. 5%重量，以及硅的比例最多为0. 3%重量。
6.根据权利要求3到5中任一项所述的热电装置(1)，其特征在于，所述第二载体层 (4)包括第二合金，其中镍的比例在9. 0%重量到11. 0%重量之间，铜的比例在17. 0%重量到19.0%重量之间，铁的比例最多为1.0%重量，碳的比例最多为0. 重量，硅的比例最多为0. 25%重量，剩余物包括锰。
7.根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(1)，其特征在于，所述第一载体层(3) 和所述第二载体层(4)形成为柱形，并且相对于彼此同轴地布置。
8.一种机动车(10)，具有内燃机(11)、废气系统(12)、冷却回路(13)和至少一个具有多个根据上述权利要求中任一项所述的热电装置(1)的热发电器，其特征在于，第一流动管道(8)与废气系统(12)相连，并且第二流动管道(9)与冷却回路(13)相连。
9.一种制造热电装置(1)的方法，包括至少下面步骤提供包括根据权利要求3或4所述的合金的第一载体层(3)；提供用于第一载体层(3)的第一电绝缘层(6)；提供用于第二载体层(4)的第二电绝缘层(6)；提供包括根据权利要求5所述的合金的第二载体层(4)；在第一载体层(3)和第二载体层(4)之间布置多个ρ-掺杂和η-掺杂的半导体元件 (7)；以及安装第一载体层和第二载体层，从而将半导体布置在它们之间。
全文摘要
本发明涉及一种热电装置(1)，包括至少一个第一流动管道(8)和至少一个第二流动管道(9)，并具有至少一个配属于所述至少一个第一流动管道(8)的第一载体层(3)，以及至少一个配属于所述至少一个第二流动管道(9)的第二载体层(4)；至少一个处于所述第一载体层(3)和第二载体层(4)之间的中间空间(5)；以及多个布置在所述至少一个中间空间(5)中且彼此电连接的p-掺杂和n-掺杂的半导体元件(7)。其中，在操作条件下，所述第一载体层的相对第一热膨胀和所述第二载体层的相对第二膨胀相同。本发明还涉及用于第一载体层和第二载体层的适当的材料，其有助于这种热电装置(1)在机动车废气系统中的使用。
文档编号H01L35/32GK102484196SQ201080037894
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月15日 优先权日2009年8月28日
发明者罗尔夫·布吕克, 西格丽德·利姆贝克 申请人:依米泰克排放技术有限公司