[实用新型]一种柔性半导体热电器材

说明书

本实用新型公开了一种柔性半导体热电器材，包括第一基板、第二基板和多个半导体晶粒，第一基板包括第一PI膜和多根第一金属条，第一金属条矩阵排列在第一PI膜上，第二基板包括第二PI膜和多根第二金属条，第二金属条矩阵排列在第二PI膜上，第二PI膜与第一PI膜相对设置，半导体晶粒包括P型半导体晶粒和N型半导体晶粒，半导体晶粒矩阵排列在第一基板与第二基板之间，P型半导体晶粒和N型半导体晶粒在行向和列向上均交错排列，半导体晶粒的一端与第一金属条接触，另一端与第二金属条接触。本实用新型提供的柔性半导体热电器材可穿戴且与人体皮肤可共形，可利用人体体温与环境温度的温差将人体内能转换为电能作为可穿戴电子设备的供能电源。

技术领域

本实用新型涉及半导体热电器件领域，尤其涉及一种柔性半导体热电器材。

背景技术

可穿戴电子因其巨大的生物医学、计算、娱乐、国防和与环境相关的应用而引起了学术界和工业界的广泛兴趣。近年来，许多嵌入纺织品或直接安装在人体皮肤上的可穿戴设备的例子已经被证明。理想情况下，可穿戴电子产品应该是薄的、紧凑的、柔软的和可伸缩的，以便在不引起体感反冲的情况下实现与人体皮肤的共形整合。由于新制造技术、材料创新和纳米技术的进步，研究人员已经成功地实现了这种可穿戴设备。然而，在实际应用中，一个关键的挑战是缺乏相应的薄可穿戴能源。大多数先前的努力要么依赖于大容量电池的集成，这严重损害了可穿戴性。为了解决这一问题，人们一直在努力开发薄的、可伸缩的电池和超级电容器。然而，这类系统的储能能力有限，需要频繁充电。另一种方法是通过近场通信(NFC)芯片组对可穿戴设备进行无线供电；然而，这种方法需要一个大的、近距离的电源。一个有希望的替代方法是开发一种可穿戴的能量采集器，它可以从人体运动、太阳、体温和生物流体中获得能量，半导体温差发电就是一个很好的候选方案。温差电(TE)现象也称热电现象，1822年，Thomas Seebeck发现温差电动势效应(TE材料发电原理)；1834年，Jean Peltier发现电流回路中两不同材料导体结界面处的降温效应(TE材料制冷原理)。传统的半导体热电器件是由半导体P、N颗粒交叉摆放在覆铜陶瓷基片的A板铜条上，然后将B板与A板对应贴合，经过焊接后形成的热电芯片。这种刚性基板的热电器件明显不具有可穿戴性，与人体皮肤不可共形，同时也不具备生物相亲性。因而急需一种新型的柔性半导体热电器材。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种柔性半导体热电器材，可解决现有传统装置中所出现驱动、加热、振动操作无法集中精确化控制影响生产效率等问题，所述技术方案如下：

本实用新型提供一种柔性半导体热电器材，包括

第一基板，所述第一基板包括第一PI膜和多根第一金属条，所述第一金属条矩阵排列在所述第一PI膜上；

第二基板，所述第二基板包括第二PI膜和多根第二金属条，所述第二金属条矩阵排列在所述第二PI膜上，所述第二PI膜与所述第一PI膜相对设置；

半导体晶粒，所述半导体晶粒包括P型半导体晶粒和N型半导体晶粒，所述半导体晶粒矩阵排列在所述第一基板与第二基板之间，所述P型半导体晶粒和所述N型半导体晶粒在行向和列向上均交错排列，所述半导体晶粒的一端与所述第一金属条接触，另一端与所述第二金属条接触。

进一步地，所述半导体晶粒之间不互相直接接触。

进一步地，所述第一金属条在所述第一PI膜上所占面积之和不超过所述第一PI膜总面积的30％，所述第二金属条在所述第二PI膜上所占面积之和也不超过所述第二PI膜总面积的30％。

进一步地，所述第一PI膜和所述第二PI膜的厚度均小于或等于25μm，其热导率均大于或等于1.0W/(m·K)。

进一步地，所述第一金属条和所述第二金属条的长度范围均为2-2.5mm，其宽度范围均为0.5-0.7mm，其厚度范围均为15μm-30μm。