[发明专利]一种柔性薄膜温差电池及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及温差电池技术领域，尤其涉及一种柔性薄膜温差电池及其制作方法。 

背景技术

当今全球常规化石能源的大量使用已经造成愈演愈烈的能源危机和气候变暖问题，迫切需要积极推进和提倡使用洁净的可再生能源。温差电池是适用范围很广的绿色环保型能源，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。 

近年来研究发现，将热电材料薄膜化可提高材料的热电性能，且二维的薄膜材料，可以根据需要独立制成热电器件，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究成为了温差器件领域的重要研究方向之一。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500 nm~100 μm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。除此之外，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；微型化的温差电池与一些特殊器件符合过程中存在较大的难题；同时减低薄膜温差电池制造成本，简化工艺，使器件更灵活的使用等等关键技术和应用问题，仍需进一步进行解决。 

因此，现有技术还有待于改进和发展。 

发明内容

鉴于上述温差电池制造技术的不足，本发明的目的在于提供一种柔性薄膜温差电池及其制作方法，旨在解决目前薄膜温差电池在中低温条件下输出功率较小及高成本、低性能等问题。 

本发明的技术方案如下： 

一种柔性薄膜温差电池的制作方法，其中，

A、对第一、第二柔性绝缘基片进行清洗；

B、在第一柔性绝缘基片上溅射镀制P型热电薄膜，在第二柔性绝缘基片上溅射镀制N型热电薄膜；

C、分别在镀制好P型热电薄膜和N型热电薄膜一端的膜层上镀制作为引出电极的金属导电薄膜层；在对应的另外一端，同时在P型热电薄膜、N型热电薄膜层侧面和第一、第二柔性绝缘基片侧面镀制金属连接电极薄膜层；

D、将镀制有P型热电薄膜的第一柔性绝缘基片和镀制有N型热电薄膜的第二柔性绝缘基片的背面进行粘合，将两端的金属连接电极薄膜层进行连接形成PN结薄膜层。

所述的柔性薄膜温差电池的制作方法，其中，所述第一柔性绝缘基片和第二柔性绝缘基片的厚度为0.01mm~10mm，可弯曲90度以上。 

所述的柔性薄膜温差电池的制作方法，其中，所述P型热电薄膜和N型热电薄膜的厚度为10nm-100μm。 

所述的柔性薄膜温差电池的制作方法，其中，所述引出电极的金属导电薄膜层的厚度为10nm-10μm。 

所述的柔性薄膜温差电池的制作方法，其中，所述PN结薄膜层厚度为10nm-10μm。 

所述的柔性薄膜温差电池的制作方法，其中，所述第一、第二柔性绝缘基片侧面的金属连接电极薄膜层上通过金属薄膜沉积实现连接形成PN结薄膜层或者通过激光焊接金属连接电极薄膜层实现连接形成PN结薄膜层。 

所述的柔性薄膜温差电池的制作方法，其中，当第一、第二柔性绝缘基片侧面的金属连接电极薄膜层通过金属薄膜沉积实现连接形成PN结薄膜层时，所形成金属薄膜沉积层厚度为10 nm以上。 

一种柔性薄膜温差电池，其中，所述柔性薄膜温差电池是利用如上所述的柔性薄膜温差电池的制作方法制成。