热电转换装置制造方法及图纸

一种热电装置，其包括有源元件，该有源元件含有硅、硅合金、金属‑硅化物或硅复合物的热电材料；以及互连区域，其由互连金属和由来自有源热电元件的材料组成的重结晶相组成。互连金属来自在固态下不形成金属硅化物的金属，在液相中对于热电元件的组分具有一定的溶解度，并且在固相中这些组分具有较低的溶解度。有源热电元件被成形为具有第一接触界面和第二接触界面。不同热电元件之间的互连由至少两相材料组成，其中一相主要是金属互连材料，另一相由热电材料的重结晶组分形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】热电转换装置
本专利技术涉及一种由含硅材料制成的热电转换装置。另外，本专利技术涉及一种用于制造这种热电转换装置的方法。
技术介绍
基于含碲化铋的材料的热电元件是众所周知的，并且广泛应用于不同的应用中。然而，由于碲化铋材料的材料特性，这种装置通常限于最高工作温度为250℃。在热端设备的工作温度大于500℃的所谓的高温范围内，这些材料不再有用。另一方面，硅、硅复合物、硅合金和基于金属硅化物的热电转换装置提供了成为低成本、环境友好的热电装置的前景，所述热电装置非常适合装置热端温度高于500℃的高温操作，因此，这种装置是例如在其中在非常高的温度水平(通常在800℃和1200℃之间)产生大量废热的加工工业中或在其中通过燃烧气体或生物质产生热量和电力的共同产生情形中应用的理想候选物。用于这种高温热电装置的有前景的材料类别是硅、硅复合物、硅合金或金属硅化物的组，在此表示为含硅材料，尤其是具有封闭纳米结构的硅、硅锗合金(SiGe)、高硅化锰(HMS)、硅化铁(FeSi2)和硅化镁(Mg2Si)(硅化物)。通常通过添加少量痕量的掺杂剂材料将这些硅化物调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电转换装置，该热电转换装置至少包括第一有源热电元件和第二有源热电元件，所述第一有源热电元件和所述第二有源热电元件各自基于含硅材料，以及在所述第一有源热电元件与所述第二有源热电元件之间的由互连金属相材料和重结晶的热电元件组分相材料组成的互连区域，其特征在于，所述互连金属相材料：/n-不与硅反应形成固态金属-硅化物相；/n-在低于所述第一热电元件材料或所述第二热电元件材料中的任何一种的熔点的温度下熔融；/n-在熔融状态下，溶解所述热电元件中的至少一种组分，优选为硅，最优选地溶解所述热电元件的所有组分，所述热电元件的一种或多种组分在熔体中的溶解度受到限制，但是随着温度的升高而增加，并且/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180307 NL 20205451.一种热电转换装置，该热电转换装置至少包括第一有源热电元件和第二有源热电元件，所述第一有源热电元件和所述第二有源热电元件各自基于含硅材料，以及在所述第一有源热电元件与所述第二有源热电元件之间的由互连金属相材料和重结晶的热电元件组分相材料组成的互连区域，其特征在于，所述互连金属相材料：
-不与硅反应形成固态金属-硅化物相；
-在低于所述第一热电元件材料或所述第二热电元件材料中的任何一种的熔点的温度下熔融；
-在熔融状态下，溶解所述热电元件中的至少一种组分，优选为硅，最优选地溶解所述热电元件的所有组分，所述热电元件的一种或多种组分在熔体中的溶解度受到限制，但是随着温度的升高而增加，并且
-固态热电元件的任何组分均具有较低的溶解度，低于其在熔融状态下的溶解度。


2.根据权利要求1所述的热电转换装置，其中，所述含硅材料包括选自由硅、硅复合物、硅合金或金属硅化物组成的组中的一种。


3.根据权利要求1或2所述的热电转换装置，其中，所述互连金属相材料在所述第一有源热电元件或第二有源热电元件的两个部分之间形成接触。


4.根据前述权利要求1-3中任意一项所述的热电转换装置，其中，所述互连金属相材料接触所述热电转换装置的一个或多个其他功能部件，所述其他功能部件在所述装置中提供导热性或导电性；所述其他功能部件各自基于含硅材料。


5.根据前述权利要求1-4中任意一项所述的热电转换装置，其中，所述互连金属相材料基于至少一种选自包括Ag、Al、Ge、Sn、Zn的组的元素，或至少两种选自所述组的元素的混合物或合金。


6.根据前述权利要求1-5中任意一项所述的热电转换装置，其中，所述互连金属基于至少一种选自包括Ag、Al、Ge、Sn、Zn的组的元素，或至少两种选自所述组的元素的混合物或合金以及添加的一种或多种热电材料组分。


7.根据前述权利要求1-6中任意一项所述的热电转换装置，其中，所述互连金属相材料在互连过程开始时具有在5μm至500μm之间的厚度。


8.根据前述权利要求1-7中任意一项所述的热电转换装置，其中，该热电转换装置包括第一互连金属相和重结晶的热电元件组分相以在高温端接触的区域中互连所述热电装置的组分，以及第二互连金属相和第二重结晶的热电元件组分相以在低温端接触的区域中互连所述热电装置的组分。


9.一种用于根据前述权利要求1-8中任意一项所述的热电装置的制造方法，该方法包括：
将至少第一有源热电元件和第二有源热电元件放置在具有待形成的热电装置的期望几何形状的组件中，在所述第一有源热电元件和所述第二有源热电元件要连接的第一表面之间布置有第一互连金属；
将所述第一有源热电元件和所述第二有源热电元件的组件加热到高于所述第一互连金属的凝固点的第一温度以产生第一液体互连金属，同时允许所述第一热电元件和所述第二热电元件的组分溶解在所述第一液体互连金属中；
以受控方式冷却所述组件以在...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·G·肖尼克，PY·毕盛，W·G·A·范·斯海克，
申请(专利权)人：RGS发展有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL