一种具有多级调温层的高效率热电模块制造技术

本发明专利技术涉及一种具有多级调温层的高效率热电模块，包括多层温度层和温度层之间的调温层，多层温度层按照温度梯度依次排列；调温层包括二层调温层基板，二层调温层基板中间设有金属材料组成的点阵结构；温度层的上基板层和下基板层之间的功能层中的PN对的温度材料的决定了该温度层的温度。本发明专利技术通过不同级的选择和组装，满足了不同工作环境的要求。在对不同的温度段使用该温度范围内能达到其最佳热电性能的热电材料，提高热电模块的整体效率。在高温层和中温层之间设置调温层，在中温层与低温层设置调温层，使每一级热电材料的工作温度都处在能发挥其最佳热电性能的温度范围，提高热电模块的整体效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多级调温层的高效率热电模块
本专利技术属于热电模块领域，涉及一种具有多级调温层的高效率热电模块。
技术介绍
根据现有技术的热电模块，例如CN102308400A描述的热电模块中，分段的热电脚在脚的热侧使用高温材料，而在脚的冷侧使用低温材料，从而改进了热电模块的整体效率。对于热电材料，可分为低温、中等温度和高温热电材料三大类。不同种类的热电材料，发挥其最佳热电性能的温度范围是不同的。在不同的温度范围使用不同的热电材料，可以提高热电模块的效率。在传统的热电模块中，采用了多级结构以提高热电模块的效率。然而传统的多级结构有些没有在不同的温度范围使用不同种类的热电材料；有些虽然在不同的温度范围使用了不同种类的热电材料，但并没有采用有效的措施保证热电模块每一级热电材料的工作温度都处在其最佳性能的温度范围。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种具有多级调温层的高效率热电模块，克服现有多级结构中缺乏有效的措施保证热电模块每一级热电材料的工作温度都处在其最佳性能温度范围的缺陷。技术方案一种具有多级调温层的高效率热电模块，其特征在于包括多层温度层和温度层之间的调温层，多层温度层按照温度梯度依次排列；所述调温层包括二层调温层基板，二层调温层基板中间设有金属材料组成的点阵结构；所述温度层包括上基板层6和下基板层8，以及设于两层之间的功能层7；所述功能层7包括二层导电电极9、PN对10和隔热支承板11；二层导电电极9位于多个PN对10的上下，并采用串联的方式连接多个PN对10，二层导电电极9和多对PN对10镶嵌在隔热支承板11内；所述PN对10采用的温度材料的决定了该温度层的温度。所述多层温度层为高温层1、中温层3或低温层5；所述高温层1中的PN对10采用高温热电材料；所述中温层3中的PN对10采用中温热电材料；所述低温层5中的PN对10采用低温热电材料。所述高温层1分为多个高温层，每个高温层中PN对10的高温热电材料的温度不同。所述中温层3分为多个中温层，每个中温层中PN对10的中温热电材料温度不同。所述低温层5分为多个低温层，每个低温层中PN对10的低温热电材料的温度不同。所述二层调温层基板中间的点阵结构包括金字塔点阵结构或三维Kagome点阵结构。所述高温热电材料的工作温度高于1000K。所述中温热电材料的工作温度范围为373K～1000K。所述低温热电材料的温度的工作温度范围为373K以下。有益效果本专利技术提出的一种具有多级调温层的高效率热电模块，包括多层温度层和温度层之间的调温层，多层温度层按照温度梯度依次排列；调温层包括二层调温层基板，二层调温层基板中间设有金属材料组成的点阵结构；温度层的上基板层和下基板层之间的功能层中的PN对的温度材料的决定了该温度层的温度。本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用的多级热电模块，实现了不同级的模块化封装，通过不同级的选择和组装，满足了不同工作环境的要求。2、本专利技术采用的多级热电模块，在对不同的温度段使用该温度范围内能达到其最佳热电性能的热电材料，提高热电模块的整体效率。3、在高温层和中温层之间设置调温层，在中温层与低温层设置调温层，使每一级热电材料的工作温度都处在能发挥其最佳热电性能的温度范围，提高热电模块的整体效率。附图说明图1是本专利技术实施例热电模块的整体结构示意图；图2是温度层的结构示意图；图3是金字塔点阵结构的调温层的结构图；图4是三维Kagome结构的调温层的结构图图中，1-高温层；2-高中调温层；3-中温层；4-中低调温层；5-低温层；6-上基板层；7-功能层；8-下基板层；9-导电电极；10-PN对；11-隔热支承材料；12-上调温层基板；13-点阵结构；14-下调温层基板。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本实施例包括高温层1、中温层3、和低温层5三级，在高温层和中温层之间有高中调温层2，在中温层与低温层有中低调温层4；高温层1、中温层3、和低温层5每一级由上基板层6、功能层7和下基板层8三层组成。优选地，所述热电模块采用多级结构，包括高温层1、中温层3和低温层5三级，由上到下依次为高温层1、高中调温层2、中温层3、中低调温层4、低温层5。优选地，所述热电模块高温层1、中温层3和低温层5每一级由上基板层6、功能层7和下基板层8三层组成。优选地，所述功能层包括PN对10、导电电极9和隔热支承材料11。优选地，所述功能层中多对PN对10由导电电极9采用串联的方式连接。图1是热电模块的整体结构示意图，参照图1，本专利技术的热电模块，包括高温层1、中温层3、和低温层5三级，在高温层和中温层之间有高中调温层2，在中温层与低温层有中低调温层4，由上而下依次为高温层1、高中调温层2、中温层3、中低调温层4、低温层5。高温层1、中温层3、和低温层5分别处在高温段、中温段和低温段。图2是高温层的结构示意图，参照图2，所述热电模块高温层1、中温层3和低温层5每一级均由上基板层6、功能层7和下基板层8三层组成。自上而下依次为上基板层6、功能层7、下基板层8，其中功能层包括PN对10、导电电极9和隔热支承板11，PN对10和导电电极9嵌在隔热支承板中，多对PN对10通过导电电极9以串联的方式连接。上基板层6和下基板层8主要起支承和保护功能层的作用；PN对10将热能转化成电能，导电电极9将多对PN对10串联，提高输出电压；隔热支承板11一方面隔热，使PN对10两端维持较大的温差，一方面支承和保护PN对10和导电电极9。高温层1、中温层3、低温层5三层结构相同。高温层1、中温层3、低温层5三层上基板层和下基板层均采用氧化铝材料；高温层1、中温层3、低温层5三层的功能层中隔支撑板均采用泡沫陶瓷材料，导电电极为金属材料银，高温层1、中温层3、低温层5中PN对分别采用金属硅化物热电材料、IV-VI族半导体化合物热电材料、稀土类金属化合物热电材料。图3是一种调温层的结构图，参照图3，调温层主要的作用是调节个温度段温度，使各温度段温度处于每一级热电材料的最佳性能的温度范围。调温层采用金字塔点阵结构，在提高结构承载能力的同时实现了结构的轻量化。但调温层的结构并不局限于金字塔点阵结构，还可以是三维Kagome结构。在实施例中，高中调温层和中低调温层均采用金属材料。针对于不同的工作环境，需相应地改变调温层的材料和结构。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多级调温层的高效率热电模块，其特征在于包括多层温度层和温度层之间的调温层，多层温度层按照温度梯度依次排列；所述调温层包括二层调温层基板，二层调温层基板中间设有金属材料组成的点阵结构；所述温度层包括上基板层(6)和下基板层(8)，以及设于两层之间的功能层(7)；所述功能层(7)包括二层导电电极(9)、PN对(10)和隔热支承板(11)；二层导电电极(9)位于多个PN对(10)的上下，并采用串联的方式连接多个PN对(10)，二层导电电极(9)和多对PN对(10)镶嵌在隔热支承板(11)内；所述PN对(10)采用的温度材料的决定了该温度层的温度。

【技术特征摘要】
1.一种具有多级调温层的高效率热电模块，其特征在于包括多层温度层和温度层之间的调温层，多层温度层按照温度梯度依次排列；所述调温层包括二层调温层基板，二层调温层基板中间设有金属材料组成的点阵结构；所述温度层包括上基板层(6)和下基板层(8)，以及设于两层之间的功能层(7)；所述功能层(7)包括二层导电电极(9)、PN对(10)和隔热支承板(11)；二层导电电极(9)位于多个PN对(10)的上下，并采用串联的方式连接多个PN对(10)，二层导电电极(9)和多对PN对(10)镶嵌在隔热支承板(11)内；所述PN对(10)采用的温度材料的决定了该温度层的温度。2.根据权利要求1所述的具有多级调温层的高效率热电模块，其特征在于：所述多层温度层为高温层(1)、中温层(3)或低温层(5)；所述高温层(1)中的PN对(10)采用高温热电材料；所述中温层(3)中的PN对(10)采用中温热电材料；所述低温层(5)中的PN对(10)采用低温热电材料。3.根据权利要求2所述的具有多级调温层的高效率热电模块，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高彤，朱继宏，张卫红，高峰，范春辉，穆芷兰，石建雄，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61