[发明专利]一种双层/多层热电器件及其制备方法

权利要求书

1.一种双层/多层热电器件，其至少包含对应两个不同温度段的热电分模块以及位于两者之间的绝缘材料层，至少一个热电分模块中包含一种低温电导率较低而高温电导率较高即高温ZT值比低温ZT值高10倍以上的热电材料；所述高温指573K以上；

上述室温电导率较低而高温电导率较高的热电材料对应高温段热电分模块；

其中每个分模块包含若干对n型和/或p型热电臂，每个热电臂的内部结构为五层，自上向下为:高熔点金属层，金属化层，热电材料，金属化层，高熔点金属层；

上述热电臂包括金属化层，其位于热电臂内部热电材料的两端，金属化层材料为Co-Fe系合金，所述金属化层是金属粉末在热电粉末上下两端通过SPS一步烧结形成；其厚度可为50μm-200μm；

上述热电臂包括高熔点金属层，其位于上述热电臂的上下表面,上述热电臂通过纯锡箔与导电连接片焊接起来，高熔点金属为Cu，上述高熔点金属层与金属化层、热电材料通过SPS一步烧结形成，其厚度可为50μm-200μm；

每个热电臂对应连接到导电连接片，并连接到陶瓷片上，陶瓷片厚度为0.1-0.5mm；

通过液相扩散焊的方式将若干个热电臂连接起来形成热电分模块。

2.如权利要求1所述的双层/多层热电器件，其特征在于，所述室温电导率较低而高温电导率较高的热电材料分为n型材料和p型材料。

3.如权利要求2所述的双层/多层热电器件，其特征在于，其中，n型材料选用Ag_xPb_mSb_xTe₂₀(0x≤1.2，18≤Pb≤22,0Sb≤1.2)；其中，p型材料选用Pb_1-x-ySr_yTeNa_x(0x≤0.08,0y≤0.08)，其厚度为2-6mm。

4.如权利要求1所述的双层/多层热电器件，其特征在于，对应低温段的热电分模块中包含的热电材料选择Bi₂Te₃基材料，厚度为4-8mm；所述双层/多层热电器件间隙绝缘材料为高导热材料，厚度为5-20μm。

5.如权利要求1-4之一所述的双层/多层热电器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，制备至少一组热电臂，其对应高温段或低温段工作范围，包括：选择热电材料粉末经过压制烧结形成热电臂，步骤二，以上述步骤一相同的方法制备另外至少一组热电臂，其对应与上述至少一组热电臂相反的半导体类型，步骤三，将获得的至少两组热电臂，进行电极接合步骤，步骤四，在上述热电元件组两端加装上高导热的绝缘陶瓷片，即可组成一个热电分模块，步骤五，将对应高温和低温的两个热电分模块叠放在一起并在其中填上高导热材料，形成一组热电器件，步骤六，上述一组热电器件构成双层热电器件，或者，多个的上述一组热电器件上下叠加，中间填上高导热材料共同构成多层热电器件。