采用银浆粘结的热电发电器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种热电发电机的装置，特别涉及一种采用银浆粘结的热电发电器 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、医用物理学的进展以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，热电发电对这些应用尤其合适。
[0003] 利用自然界温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温系统，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 电片的两侧通过粘结剂粘结两个散热结构，然而，现有的粘结剂一般为聚合物材料，不利于 热量传导，故，该热电发电器件的效率较低。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种采用银浆粘结的热电发电器件，可有效解决上述问题。
[0005] -种采用银浆粘结的热电发电器件，包括：
[0006] 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P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；
[0007] 导热鳍片以及散热鳍片，分别通过银浆胶粘结于所述热端及所述冷端的外表面；
[0008] 其中，所述银浆胶中包括80~90wt %的银粒子、0.5~6wt %的固化剂以及余量的 环氧树脂。
[0009] 优选的，所述银浆胶中包括83~87wt%的银粒子。
[0010]优选的，所述银浆胶中包括85wt %的银粒子。
[0011]优选的，所述银浆胶的厚度为1〇微米到100微米。
[0012]优选的，所述银浆胶的厚度为20微米到50微米。
[0013]优选的，所述银浆胶的厚度为30微米到40微米。
[0014] 优选的，所述环氧树脂为双酚型或酚醛型环氧树脂。
[0015] 优选的，所述银粒子的粒径为500纳米到5微米。
[0016] 优选的，所述银粒子的粒径为1微米到5微米。
[0017] 优选的，所述固化剂选自胺类固化剂、咪唑类固化剂和酸酐类固化剂。
[0018] 本发明提供的采用银浆粘结的热电发电器件，通过导热银浆胶的使用，可以提高 热量从热端传导到冷端的传导效率，故，可以提高所述热电发电器件的发电效率。另外，本 发明同优化所述银浆胶的性能参数，可以进一步提高所述热电发电器件的效率。
【附图说明】
[0019] 图1为采用银浆粘结的热电发电器件的结构示意图。
[0020] 图2为采用银浆粘结的热电发电器件的横截面扫描电镜照片图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描 述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于 描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0022] 请参照图1-2,本发明提供一种采用银浆粘结的热电发电器件100,包括:热电片 10、导热鳍片12以及散热鳍片13。所述导热鳍片12以及所述散热鳍片13分别通过银浆胶11 粘结于所述热电片10两侧。
[0023] 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103以及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P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。
[0024] 所述导热鳍片12以及所述散热鳍片13分别通过所述银浆胶11粘结于所述热端及 所述冷端的外表面。所述银衆胶11中包括80~90wt%的银粒子、0.5~6wt%的固化剂以及 余量的环氧树脂。当银粒子含量的增加时，虽然可以增加所述银浆胶11的导热性能，但是， 所述银浆胶11的粘性会显著降低。优选的，所述银浆胶中包括83~87wt%的银粒子。更优选 的，所述银浆胶中包括84~86wt %的银粒子。本实施例中，所述银浆胶11中包括85wt %左右 的银粒子。另外，当所述银粒子的粒径过大时，不利于与界面形成有效接触，故不利于增加 所述银浆胶11的导热性能;过小时，易于团聚，不利于在环氧树脂中分散，因此也不利于增 加所述银浆胶11的导热性能。所述银粒子的粒径为500纳米到5微米。优选的，所述银粒子的 粒径为1微米到5微米。本实施例中，所述银粒子的粒径为3微米左右。请参照图2,从图2可以 看出，所述银浆胶11与所述热电片10及所述导热鳍片12均形成良好的结合。
[0025]实验证明，一方面，当所述银浆胶11的厚度过大时，由于增加了热传导的距离，不 利于热量的快速传导；另一方面，当所述银浆胶11的厚度过小时，难以形成有效的粘结，热 电片10和所述导热鳍片12以及所述散热鳍片13易于脱落。因此，优选的，所述银浆胶的厚度 为10微米到100微米。更优选的，所述银浆胶的厚度为20微米到50微米。本实施例中，所述银 浆胶的厚度为30微米到40微米左右。所述环氧树脂的类型不限，优选的为双酚型或酚醛型 环氧树脂。所述固化剂选自胺类固化剂、咪唑类固化剂和酸酐类固化剂。
[0026]所述散热鳍片13和所述导热鳍片12的材料均可以采用碳纳米管，优选的，采用有 序的碳纳米管阵列，所述碳纳米管阵列中的碳纳米管基本沿垂直于所述冷端和所述热端的 表面排列，从而提尚导热效率。
[0027] 所述采用银浆粘结的热电发电器件100在使用时，所述导热鳍片12可以和温度高 的水等液体接触，以传导热量给所述P型热电结构103和所述η型热电结构104;所述散热鳍 片13可以和温度低的水等液体接触，以将传导热量所述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。
[0028] 进一步的，为了获得较佳的导热鳍片12和散热鳍片13的温度，做如表1对比试验。
[0029] 表 1
[0031]当热端的初始温度为100 °C，冷端的初始温度为23°C时，经过4分20秒左右，热端的 温度变为63°C，冷端的温度变为34°C时，还可以保持电压2.5伏特左右;而当热端的初始温 度为80°C，冷端的初始温度为23°C时，经过3分左右，热端的温度变为58°C，冷端的温度变为 26°C，就难以检测到电压。由此，所述热端的温度优选为70~100°C，所述冷端的温度优选为 20 ~30°C。
[0032]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解， 本发明不限于这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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行 了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还 可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1. 一种采用银浆粘结的热电发电器件，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； 导热鳍片以及散热鳍片，分别通过银浆胶粘结于所述热端及所述冷端的外表面； 其中，所述银浆胶中包括80~90wt%的银粒子、0.5~6wt %的固化剂以及余量的环氧树 脂。2. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述银浆胶中包括83~87wt%的银 粒子。3. 根据权利要求2所述的热电发电器件，其特征在于，所述银浆胶中包括85wt%的银粒 子。4. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述银浆胶的厚度为10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，所述银浆胶的厚度为20微米到50 微米。6. 根据权利要求5所述的热电发电器件，其特征在于，所述银浆胶的厚度为30微米到40 微米。7. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述环氧树脂为双酚型或酚醛型 环氧树脂。8. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述银粒子的粒径为500纳米到5 微米。9. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述银粒子的粒径为1微米到5微 米。10. 根据权利要求1所述的热电发电器件，其特征在于，所述固化剂选自胺类固化剂、咪 唑类固化剂和酸酐类固化剂。
【专利摘要】本发明公开一种采用银浆粘结的热电发电器件，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；导热鳍片以及散热鳍片，分别通过银浆胶粘结于所述热端及所述冷端的外表面；所述银浆胶中包括80~90wt%的银粒子、0.5～6wt％的固化剂以及余量的环氧树脂。
【IPC分类】H01L35/02, H01L35/00
【公开号】CN105609625
【申请号】CN201610140254
【发明人】张旻澍, 林建平, 林文倩, 曹宁, 杨欣昊
【申请人】厦门理工学院
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月11日