[发明专利]高温热电单元及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高温热电单元，包括：包括：p型半导体材料的第一热电极、n型半导体材料的第二热电极、具有导电性的热端、导电端子、散热器与陶瓷绝缘基片；第一热电极与第二热电极之间通过热端相连接，剩余空间填充有陶瓷绝缘基片，第一热电极与第二热电极之间利用陶瓷绝缘基片分隔；第一热电极与第二热电极的外侧分别连接有导电端子，剩余空间覆盖有陶瓷绝缘基片，散热器与导电端子相连接。本发明还公开了一种高温热电单元的制造方法。本发明得到的高温热电单元用于极端高温环境下发电，能够实现高温环境下热电转换，同时能够提高热电单元的抗热震性能。

技术领域

本发明涉及一种温差发电技术，具体是，涉及一种高温热电单元及其制造方法。

背景技术

热电转化技术基于塞贝克(Seebeck)效应，将两种不同的热电材料(P型和N型)的一端通过导体连接起来，另一端则分别与导体连接，构成一个PN结，得到一个简单的热电转化组件，也称为PN热电单元。在热电单元开路端接入负载电阻，此时若在热电单元一端热流流入，形成高温端(即热端)，从另一端散失掉，形成低温端(即冷端)，于是在热电单元的热端和冷端之间建立起温度梯度场。热电单元内部位于高温端的空穴和电子在温度场的驱动下，开始向低温端扩散，从而在PN电偶臂两端形成电势差，电路中便会有电流产生。

热电转化技术又称温差发电技术，是一种重要的绿色发电方式。基于温差发电技术的热电转化系统具有结构简单、无噪音、使用寿命长等优点。许多产业在制造过程中需消耗大量的能源及产生可观的热，由于不能有效利用工业废热造成大量能量的浪费。一般热电模块可以利用温差发电，其优点在于所占空间不大，以及维修成本低，因此适合用来回收产业废热以避免能源浪费。

碲化铋及其合金是被广为使用的热电材料，用碲化铋及其合金制造的热电器件其最佳运作温度<450℃，因此无法用于高温环境。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种高温热电单元及其制造方法，得到的高温热电单元用于极端高温环境下发电，能够实现高温环境下热电转换，同时能够提高热电单元的抗热震性能。

技术方案如下：

一种高温热电单元，包括：包括：p型半导体材料的第一热电极、n型半导体材料的第二热电极、具有导电性的热端、导电端子、散热器与陶瓷绝缘基片；第一热电极与第二热电极之间通过热端相连接，剩余空间填充有陶瓷绝缘基片，第一热电极与第二热电极之间利用陶瓷绝缘基片分隔；第一热电极与第二热电极的外侧分别连接有导电端子，剩余空间覆盖有陶瓷绝缘基片，散热器与导电端子相连接。

进一步，热端和导电端子分别布置在两侧，热端位于第一热电极和第二热电极的内侧。

进一步，第一热电极与第二热电极外侧的导电端子位于同一侧。

进一步，陶瓷绝缘基片的材质为氧化铝、莫来石或者镁基铝酸镧；散热器选用板式散热器或热管散热器中的一种。

一种高温热电单元的制造方法，包括：

选取第一热电极、第二热电极的粉末原料；选取模具，在模具底层垫石墨纸或钼片，之后在模具中放入第一片陶瓷绝缘基片，陶瓷绝缘基片的一侧边缘与模具的内壁紧贴，另一侧边缘与模具的内壁留有空隙；

将导电粉末填满到第一片陶瓷绝缘基片与模具内壁间的空隙，之后将第一热电极的粉末原料覆盖在导电粉末与第一陶瓷绝缘基片的上面；在第一热电极的粉末原料的上表面覆盖第二片陶瓷绝缘基片，第二片陶瓷绝缘基片的一侧边缘与模具的内壁紧贴，另一侧边缘与模具的内壁留有空隙；

将导电粉末填满到第二片陶瓷绝缘基片与模具内壁的空隙，之后将第二热电极的粉末原料覆盖在导电粉末与第二片陶瓷绝缘基片的上面；在第二热电极的粉末原料的上面覆盖第三片陶瓷绝缘基片，第三片陶瓷绝缘基片的一侧边缘与模具的内壁紧贴，另一侧边缘与模具的内壁留有空隙；