[发明专利]热电模块和用于制造该热电模块的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2016年3月30日向韩国知识产权局提交的第10-2016-0038028号的韩国专利申请并要求其优先权权益，该申请的全部内容通过该引用结合于此用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种热电模块，更具体而言，涉及这样一种热电模块：其通过采用重量轻的柔性有机热电元件而具有增强的抗冲击性和抗热震性，因此容易地应用于各种系统，并且具有显著增强的热电能量产生性能，本发明还涉及用于制造这种热电模块的方法。

背景技术

已知的热电模块可以利用由在其两侧的温差而形成热电动势的塞贝克效应(Seeback effect)来发电。通过将这种热电模块应用至车辆，使得车辆的废热可以得到有效的利用。

在相关技术的热电模块中，其一侧安装在排出具有高温的废热的车辆的排气系统组件(排气管、排气歧管等)，而水冷式冷却系统安装在该热电模块的另一侧上，以便确保温差。

作为应用于车辆的热电模块的热电元件，无机铋碲基(BiTe-based)热电元件得到广泛使用。

然而，铋碲基热电元件具有较低的抗冲击性，并且容易受热震动而损害，并且具有较低的耐久性和高价格，并且重量重，从而增加了热电能量产生系统的总体重量。

近来，已经对采用有机热电元件的热电模块进行了研究和开发，由于相比于无机热电元件，有机热电元件价格低、重量轻、并且是柔性的，从而将有机热电元件应用至车辆时，不会存在结构上的限制。

然而，相关技术的有机热电元件形成为薄的，具有纳米单位的厚度，所以存在对在纵向方向上产生的温差(在热侧和冷侧之间的温差)的限制。

另外，相关技术的有机热电元件存在多种问题，这些问题在于：在制造过程中，由隔热材料形成的隔离物需要形成在P型热电元件和N型热电元件之间，从而可以预计由于用于去除隔离物的溶剂所导致的污染，加工时间会延长，并且制造成本会增加。

公开于该本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种热电模块，其简化制造过程从而减小制造成本，并且具有从数微米至数百微米变化的厚度范围，从而稳定地维持纵向方向的温差(在热侧和冷侧之间的温度)以及水平方向的温差，因而增强了热电能量的产生性能。本发明还涉及用于制造该热电模块的方法。

根据本发明的示例性实施方案，热电模块包括：多个P型热电元件，其由有机材料形成；多个N型热电元件，其在多个P型热电元件之间平行地设置，并且由金属形成；第一电极部，其配置为连接多个N型热电元件的每个的上端和多个P型热电元件的每个的上端；以及第二电极部，其配置为连接多个N型热电元件的每个的下端和多个P型热电元件的每个的下端，其中，第一电极部、第二电极部和多个N型热电元件由金属形成。

多个P型热电元件可以由导电聚合物材料形成。

多个P型热电元件可以由PEDOT:PSS形成。

所述第一电极部、第二电极部和多个N型热电元件可以形成为同一主体。

所述多个N型热电元件的每个的上端和第一电极部可以通过插置在其间的导电胶而粘接，而所述多个N型热电元件的每个的下端和第二电极部可以通过插置在其间的导电胶而粘接。

所述多个P型热电元件和所述多个N型热电元件可以配置为具有不同的面积。

所述多个P型热电元件的每个的面积可以大于所述多个N型热电元件的每个的面积。

所述多个N型热电元件的每个的面积与所述多个P型热电元件的每个的面积的比可以为1:16至1:300。

所述多个N型热电元件的每个的面积与所述多个P型热电元件的每个的面积的比可以为1:150至1:270。

根据本发明的另一示例性实施方案，一种用于制造热电模块的方法包括：P型热电元件形成阶段，其通过干化导电聚合物溶液而形成聚合物膜的形式的P型热电元件；附接阶段，其将多个P型热电元件附接至基底；以及N型热电元件连接阶段，其将由金属形成的N型热电元件串联连接在多个P型热电元件之间。

所述P型热电元件形成阶段可以包括：膜形成阶段，其将PEDOT:PSS溶液填充容器，并且干化PEDOT:PSS溶液，以形成PEDOT:PSS膜；浸泡阶段，其将PEDOT:PSS膜浸泡在有机溶剂中；以及膜分离阶段，其将PEDOT:PSS膜从容器中分离。