柔性薄膜温差发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到温差电池技术领域，尤其涉及一种柔性薄膜温差发电装置。
【背景技术】
[0002]伴随着21世纪的全球性的环境恶化和能源危机正威胁着人类的长期稳定发展，各国对绿色能源技术的研宄与利用投入前所未有的力量。温差发电是适用范围很广的绿色环保型技术，其利用热电材料的热电效应将热能和电能直接相互耦合、相互转换，实现发电，具有无噪声、无有害物质排放、可靠性高、寿命长等一系列优点，其在余热废热发电和移动分散式热源利用等方面有难以取代的作用。但是基于热电材料本身的特性，制造成本高，转换效率低，限制了温差电池的大规模使用。
[0003]近年来，逐渐形成了两个大的研宄方向:一是开发新型块体材料，二是对低维材料的研宄。由于块体热电材料本身的特性，其制造成本高，限制了温差电池的大规模使用。相比于块体热电材料，降低维数的薄膜热电材料及其器件降低了材料热导率，具有更高的热电转换效率，而且更易实现微型化热电器件和大面积生产，具有块体材料所不能比拟的优势。因此，对于薄膜温差电池的研宄成为了温差器件领域的重要研宄方向之一。目前，薄膜热电器件主流为两种基本制备结构，根据薄膜自身的低热导率和选择热传导方向来提高器件的性能。当热传导方向是平行于基片(薄膜)表面时，可以大幅度降低器件的热导率，提高器件的热学性能，但是同时也提高了薄膜电阻，且连接、切割等制备技术都存在较大的困难，限制了其应用；当热传导方向是垂直于基片(薄膜)表面时，则可以减少电阻，制备方式简单，因此大部分热电产品都是基于此结构制备的。但是此结构带来的问题是无法消除的大量热辐射，由于热电薄膜垂直方向只有500nm?10ym的高度差，P型和N型热电薄膜虽然具有较小的热导率，但是冷端与热端非常接近，热端的热辐射热量已经接近了由热电薄膜本身传导的热量，无法保持冷端与热端的温度差，因此虽然热电薄膜具有较高的优值和转换效率，但是较小的温度差使在实际应用中的温差电池的输出功率仍较小，这是为何薄膜温差电池性能优越，但实际应用却与理想输出存在偏差的重要原因。此外，这种结构的热电薄膜器件仍受传统的块体材料温差电池制造技术和封装技术的限制。不管是何种结构的薄膜温差电池，与一些特殊器件符合过程中存在较大的难题:薄膜温差电池制作工艺复杂，制造成本高，器件使用灵活性不够，单体化功率输出太小等等，阻碍着薄膜温差电池向大规模生产应用的发展。
[0004]因此，上述的应用难题仍需进一步得到解决，现有技术还有待于进一步改进和发展。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种柔性薄膜温差发电装置。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]提供一种柔性薄膜温差发电装置，包括至少两个柔性薄膜温差电池组，所述柔性薄膜温差电池组由至少两个柔性薄膜温差电池单元采用串联的方式叠加组成，所述柔性薄膜温差电池单元包括两个相对设置的第一柔性绝缘基底和第二柔性绝缘基底，所述第一柔性绝缘基底的一端面设有P型热电薄膜，所述P型热电薄膜的两端分设有第一导电层和第二导电层，所述第二柔性绝缘基底的一端面设有N型热电薄膜，所述N型热电薄膜的两端分设有第三导电层和第四导电层，所述第二柔性绝缘基底未设有所述N型热电薄膜的另一端面与所述P型热电薄膜相连，所述第一导电层与所述第三导电层通过第一连接层电连接，所述第二导电层和所述第四导电层分别为所述柔性薄膜温差电池单元的电极。
[0008]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，相邻两所述柔性薄膜温差电池中的一个所述柔性薄膜温差电池的第二导电层或第四导电层与另一个所述柔性薄膜温差电池的第四导电层或第二导电层通过第二连接层相连并电连接，以形成所述柔性薄膜温差电池组。
[0009]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，位于所述柔性薄膜温差电池组一端的所述柔性薄膜温差电池单元的第二导电层或第四导电层为所述柔性薄膜温差电池组的第一引出电极，位于所述柔性薄膜温差电池组另一端的所述柔性薄膜温差电池单元的第四导电层或第二导电层为所述柔性薄膜温差电池组的第二引出电极。
[0010]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，至少两个所述柔性薄膜温差电池组采用串联或并联的方式相连。
[0011]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，每一所述柔性薄膜温差电池组的第一引出电极分别与第一导线接，每一所述柔性薄膜温差电池组的第二引出电极分别与第二导线电连接，所述第一导线和所述第二导线分别为所述柔性薄膜温差发电装置的输出端。
[0012]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，所述P型热电薄膜的厚度为Inm ?5 μ m0
[0013]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，所述N型热电薄膜的厚度为Inm ?5 μ m0
[0014]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，所述第一导电层、第二导电层、第三导电层和第四导电层的厚度为Inm?10 μπι。
[0015]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，所述第一柔性绝缘基底和所述第二柔性绝缘基底的厚度为0.0lmm?1mm。
[0016]在本实用新型所述的柔性薄膜温差发电装置中，所述第二柔性绝缘基底未设有所述N型热电薄膜的另一端面与所述P型热电薄膜粘合连接。
[0017]实施本实用新型的柔性薄膜温差发电装置，具有以下有益效果:所制备的柔性薄膜温差发电装置具有体积小、重量轻、性能高等优势，采用卷绕式大面积的柔性热电薄膜生产方式，根据需求对大面积的柔性热电薄膜进行切割组合，集成不同规格的柔性薄膜温差电池，大幅度降低了薄膜温差电池的制造成本，且其制备方法简单，不受焊接等技术限制，柔性薄膜温差发电装置应用更加灵活，符合工业化生产的需求。
【附图说明】
[0018]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中:
[0019]图1是本实用新型提供的柔性薄膜温差发电装置的柔性薄膜温差电池单元的结构示意图；
[0020]图2是本实用新型提供的柔性薄膜温差发电装置的柔性薄膜温差电池单元的结构示意图；
[0021]图3是本实用新型提供的柔性薄膜温差发电装置的正视图；
[0022]图4是本实用新型提供的柔性薄膜温差发电装置的右视图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0024]图1-图4示出了本实用新型较佳实施之一提供的一种柔性薄膜温差发电装置。如图4所示，所述柔性薄膜温差电池发电装置包括至少两个柔性薄膜温差电池组100，结合图2所示，柔性薄膜温差电池组100由至少两个柔性薄膜温差电池单元10采用串联的方式叠加组成。
[0025]结合图1所示，柔性薄膜温差电池单元10包括两个相对设置的第一柔性绝缘基底I和第二柔性绝缘基底3，第一柔性绝缘基底I的一端面设有P型热电薄膜2，P型热电薄膜2的两端分设有第一导电层5和第二导电层6，第二柔性绝缘基底3的一端面设有N型热电薄膜4，N型热电薄膜4的两端分设有第三导电层7和第四导电层8，第二柔性绝缘基底3未设有N型热电薄膜4的另一端面与P型热电薄膜2相连，第一导电层5与第三导电层7通过第一连接层9电连接，第二导电层6和第四导电层8分别为柔性薄膜温差电池单元10的电极。
[0026]由于本申请的柔性薄膜温差电池发电装置由多个柔性薄膜温差电池单元10组成，因此可以根据输出功率的要求选择不同数量的柔性薄膜温差电池单元10，并且柔性薄膜温差电池单元10之间的连接方法简单，符合工业化生产的需求。
[0027]如图1所示，柔性薄膜温差电池单元10包括第一基底1、P型热电薄膜2、第二柔性绝缘基底3、N型热电薄膜4、第一导电层5、第二导电层6、第三导电层7、第四导电层8和第一连接层9。
[0028]其中，第一柔性绝缘基底I由聚酰亚胺等柔性材料制成，其厚度为0.0lmm?1mm，由于第一柔性绝缘基底I的塑性极好，可弯曲超过90°，这使得最终可制备出不同厚度、不同面积及不同形状以满足不同需求的柔性薄膜温差电池单元10。
[0029]P型热电薄膜2可以通过溅射技术镀制在第一柔性绝缘基底I的一端面上，用于制备P型热电薄膜2所选用的热电材料类型为P型的Sb2Te3半导体化合物或者是Zn-Sb基热电材料。采用P型的31321^半导体化合物所制备的P型热电薄膜2在低温环境下性能表现优异，而采用Zn-Sb基热电材料制备的P型热电薄膜2在中温(大致150-400°C )环境下性能表现优异，因此在生产过程中，可根据柔性薄膜温差电池单元10所处的实际温度对热电材料进行选择。本实用新型专利的P型热电材料不仅限于以上举例的P型热电材料，其他P型热电材料应为本实用新型专利的保护范围。
[0030]本实施例中，P型热电薄膜2采用单质靶磁控共溅射技术镀制在第一柔性绝缘基底I上，且P型热电薄膜2的厚度为Inm?5ym0
[0031]第一导电层5和第二导电层6分别镀制在P型热电薄膜2的两端，并位于P型热电薄膜2背离第一柔性绝缘基底I的一端面上。第一导电层5和第二导电层6分别为金属导电薄膜，且第一导电层5和第二导电层6的厚度为Inm?10 μ m。
[0032]第二柔性绝缘基底3同样由聚酰亚胺等柔性材料制成，其厚度为0.0lmm?1mm，由于第二柔性绝缘基底3的塑性极好，可弯曲超过90°，这使得最终可制备出不同厚度、