]实施例1:
[0099]按照以下步骤，采用放电等离子烧结技术(SPS)制备中空结构块体:
[0100]采用熔融和热处理的方法制备了方钴矿材料CeFe4Sb1215将20g的粉末放于特别设计的具有中空结构的石墨模具中。然后，采用SPS工艺将粉末烧结成块体，加热速率是40K/min，烧结温度是843K，保温时间是30min，烧结压力是60MPa。炉冷后，具有中空结构的样品从模具中取出，然后，采用线切割对样品进行精修以获得预定尺寸的样品。最后，采用线切割或者激光切割将中空结构的块体切割成指定厚度的薄片。
[0101]实施例2
[0102]按照以下步骤，采用放电等离子烧结方法制备六角中空块体:
[0103]采用固相反应或者电弧熔融加热处理的方法制备了成分为ZrNiSnci 99Sbci tll的材料。将20g的粉末材料放入具有六角结构的石墨模具中。然后，采用SPS工艺将粉末烧结成块体。加热速率是30K/min，烧结温度是923K，保温时间是30min，烧结压力是50MPa。炉冷后，将样品从模具中取出。采用钻孔机在样品中心轴向钻一个Imm的孔，然后采用线切割在样品的中心形成一个六角形的空洞。最后，六角形的中空块体被切割成预定尺寸厚度的薄片。
[0104]实施例3
[0105]按照以下步骤，采用热压烧结和拼装方法制备六角中空块体:
[0106]采用熔融和热处理的方法制备了方钴矿材料Ybtl 3CO4Sb1215将电极薄片、中间层薄片和20g方钴矿粉末放于方形的石墨模具中。然后，采用热压工艺将粉末烧结成块体，加热速率是40K/min，烧结温度是893K，保温时间是60min，烧结压力是30MPa。炉冷后，将方形样品从模具中取出。然后，采用线切割对样品进行加工，切割并精修成预设的部件(参见图1中的a)，使得精修部件的梯形下底为电极层(热端)。采用电镀的方法在梯形部件的上底形成冷端电极。最后，将六块部件拼装成六角空心结构的完整热电元件(参见图1)。
[0107]在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种制备热电元器件的方法，该方法包括: (a)提供大量的热电材料片或者热电元件片，每片具有至少一个预定的形状； (b)将多个热电材料片或者热电元件片排列成一个预定的组合，并将所述多个热电材料片或者热电元件片连接以形成一个热电材料段或者热电元件段； (C)重复步骤(b)以产生大量的段；以及 (d)将所述大量的段连接在一起以产生一个用于热电元器件的预定的构型。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括通过对可烧结的粉末进行烧结工艺以使得各个热电材料片或者热电元件片呈现所述形状来形成各个热电材料片或者热电元件片。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结工艺包括将可烧结的粉末置于构造为所述形状的模具中，并对可烧结的粉末进行加压、保温和通电流来制备大量的热电材料片或者热电元件片。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述可烧结的粉末包括至少以下一种:(i)一种热电成分;(ii)Bi2Te3; (iii)PbTe; (iv)方钴矿；(V)Yba3CO4Sb12 方钴矿;(vi)娃化物热电材料；(vii)Half-Heusler 热电材料;(viii) (GeTe) 0 85 (AgSbTe2) 0 15 (TAGS)热电材料；Qx)氧化物热电材料；(X)津特尔热电材料；和(xi)笼状化合物热电材料。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烧结工艺选自:压力烧结、放电等离子烧结和热压烧结。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定的构型包括至少以下一种:圆柱体、中空圆柱体、棱柱体、中空棱柱体、三角柱、中空三角柱、平行六面体柱、中空平行六面体柱、五角棱柱、中空五角棱柱、六方柱、中空六方柱、八方柱和中空八方柱。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，连接多个热电材料片或者热电元件片以形成一个段的步骤包括在相邻的片的啮合面之间放置一种导热导电的材料并固化该材料以将相邻的片严S地连接在一起。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述大量的段连接在一起的步骤包括将所述大量的段堆叠在一起，并在相邻的段之间插入分隔体以将所述热电材料或者热电元件形成为预定的构型。
9.如权利要求8所述的所述，其特征在于，所述相邻的段由各自的大量的热电材料片或者热电元件片形成，而这些各自的大量的热电材料片或者热电元件片中的材料是由含有η-掺杂剂和ρ-掺杂剂的不同的半导体构成的。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定的构型是中空结构，其内表面由各个段和片的表面的各自部分的第一聚集体限定，其外表面由各个段和片的表面的各自部分的第二聚集体限定。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括: 将一种导电电极材料施加在所述中空结构的内表面的至少一部分上；以及 将一种导电电极材料施加在所述中空结构的外表面的至少一部分上。
12.如权利要求10所述方法，其特征在于，位于所述中空结构的内表面上的导电电极材料是热端和冷端中的一个，而位于所述中空结构的外表面上的导电电极材料是热端和冷端中的另一个。
13.—种热电兀器件,它包括: 大量的热电材料片或者热电元件片，每一片具有至少一个预定的形状； 多个段，每一段包含各自的大量的热电材料片或者热电元件片，多个热电材料片或者热电元件片排列成一个预定的组合并连接在一起，其中，所述多个段连接在一起以产生用于热电元器件的预定的构型。
14.如权利要求13所述的热电元件，其特征在于，所述预定的构型包括至少以下一种:圆柱体、中空圆柱体、棱柱体、中空棱柱体、三角柱、中空三角柱、平行六面体柱、中空平行六面体柱、五角棱柱、中空五角棱柱、六方柱、中空六方柱、八方柱和中空八方柱。
15.如权利要求13所述的热电元件，其特征在于，所述大量的段堆叠在一起，并包括在相邻的段之间插入的各个分隔体以将所述热电材料或者热电元件形成为预定的构型。
16.如权利要求15所述的热电元件，其特征在于，所述相邻的段由各自的大量的热电材料片或者热电元件片形成，而这些各自的大量的热电材料片或者热电元件片中的材料是由含有η-掺杂剂和ρ-掺杂剂的不同的半导体构成的。
17.如权利要求13所述的热电元件，其特征在于，所述预定的构型是中空结构，其内表面由各个段和片的表面的各自部分的第一聚集体限定，其外表面由各个段和片的表面的各自部分的第二聚集体限定。
18.如权利要求17所述的热电元件，其特征在于，它还包括: 一种导电电极材料，其置于所述中空结构的内表面的至少一部分上；以及 一种导电电极材料，其置于所述中空结构的外表面的至少一部分上。
19.如权利要求18所述的热电元件，其特征在于，位于所述中空结构的内表面上的导电电极材料是热端和冷端中的一个，而位于所述中空结构的外表面上的导电电极材料是热端和冷端中的另一个。
【专利摘要】本发明涉及制备热电元器件的方法及热电元器件，提供了一种制备热电元器件的方法，该方法包括：(a)提供大量的热电材料片或者热电元件片，每片具有至少一个预定的形状；(b)将多个热电材料片或者热电元件片排列成一个预定的组合，并将所述多个热电材料片或者热电元件片连接以形成一个热电材料段或者热电元件段；(c)重复步骤(b)以产生大量的段；以及(d)将所述大量的段连接在一起以产生一个用于热电元器件的预定的构型。还提供了一种热电元器件。
【IPC分类】H01L35-16, H01L35-34
【公开号】CN104638101
【申请号】CN201310549191
【发明人】黄向阳, 陈立东, 李小亚, 唐云山, 夏绪贵
【申请人】中国科学院上海硅酸盐研究所, 康宁股份有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月7日