[实用新型]柔性微型热电发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种热电发生器，尤其是一种柔性微型热电发生器，属于热电发生器的技术领域。

背景技术

由于便携式电子产品日益增长的微型化趋势，推动了小型化电源的研究和发展。热电发生器作为一种自给自足的能源，它根据Seebeck效应能将热能直接转换为电能，在适合的温度下能保持实际上的无限的有效寿命，这使其作为一种能源领域的高新技术成为国际研究的热点之一。

热电发生器一般由三部分组成：热源、热沉和热电堆。热电堆是由一系列串联的能够将热能转换成电能的热电对组成（图示1.b）。热电对由不同类型的N/P型热电材料组成，当其两端，即热源端和热沉端，出现温度梯度时，其两端可产生电势差,如图示1.a中所示。

热电器件的主要工作原理是基于Seebeck效应。Seebeck效应是德国物理学家Seebeck发现的一种热电现象。当在金属导体或者半导体结构上加上温度差ΔT时，会伴随产生电压ΔU。并且开路电压线性地正比于温差：

αs=ΔUΔT]]>

其中，α_s称作Seebeck系数，也可称为热电功率。如果热电偶的两种构成材料的Seebeck系数分别为α_a和α_b，则热电偶的Seebeck系数定义为：

α_ab＝α_a+α_b

当n对热电偶串联时，总的开路输出电压可表示为ΔU_n：

ΔU_n=n·(α_ab·ΔT)

根据Seebeck效应而制作的热电发生器，其效率可由热电品质因数Z来表征：

Z=αs2·σκ]]>

其中，σ是电导率，κ是热导率，品质因数Z表示可用在热电发生器中的热电材料的热和电属性。

L/A也是影响热电器件产生电压大小的关键参数，L和A分别是单个热电导电体的长度和横截面积，高的L/A比值对应着高的热电产生电压。传统的块状热电材料制备的热电器件，L/A一般不超过20cm^-1，但薄膜热电材料制备的热电单元可以达到1000cm^-1甚至10000cm^-1。

对于热电器件来说，高品质因数Z的热电材料是最佳选择，但在一定的热电器件中，人们更关心，在一定电压下器件的输出功率以及该器件的集成程度。对于很多高品质因数的热电材料来说，难于制备成薄膜，这也限制了它们在微型器件制备中的应用。就薄膜热电材料的制备而言，国内外也有很多研究和报导。有报导称制备的Bi-Te/Sb-Te超晶格热电器件的品质因数超过了2.0，但这种材料需要以GaAs单晶做基底进行生长，而且很难将几百或者几千对这样的单元进行集成并封装。而现今比较有效的方式是采用溅射/蒸镀沉积的方法，此方法可以适用于多种衬底，如陶瓷，硅片，柔性薄膜等。但此方法技术和成本都要求较高。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种柔性微型热电发生器，其工艺简单方便，制造成本低，集成度高，发电效率高，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述柔性微型热电发生器，包括柔性衬底，所述柔性衬底上设置若干交替分布的N型热电材料层及P型热电材料层，所述N型热电材料层通过导电连接层与P型热电材料层串联后电连接，以在柔性衬底上形成若干串接的热电对。

所述导电连接层包括导电连接体、N型热电材料连接层或P型热电材料连接层。

所述柔性衬底上设有下绝缘绝热层，所述串接的热电对位于下绝缘绝热层上，热电对上覆盖有上绝缘绝热层。