【技术实现步骤摘要】
一种新型中高温半导体温差发电器件及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种新型半导体温差发电器件及其制备方法,属于温差发电能量转换器件制备领域。
技术介绍
[0002]现代社会的发展呈现更加智能和环保的趋势,对于能源的需求日益增大。而如今,电力的来源很大一部分还是由煤、石油或天然气转化而来,同时由于并不能完全转化,能量转化效率低,有相当一部分热量以废热的形式直接排出,如锅炉排气口,汽车尾气等。温差发电是利用塞贝克效应将热能直接转化为电能的一种技术,在一定程度上避免了能源的浪费。同时,在深空深海等领域,由于利用太阳能发电并不能起到很好的发电效果,而基于温差发电的同位素核能电池是一个很好的选择。通过同位素放射给热电器件提供稳定温差,从而能使其能提供稳定的电能,同时由于一些同位素半衰期较长,因而核电池的使用时间较长,这对于月球火星探测等有重要意义。
[0003]热电发电器件是实现热能到电能转换的一种器件,主要是由半导体材料组成,其特点是无运动部件、体积小、寿命长、无噪音且无需维护。而这其中最主要的是热电材料,一般对于一个热电器件来说,其内部既有n型热电材料也有p型热电材料。目前研究较多的中温热电材料有PbTe、GeTe、CoSb3等。但是对于中温的热电器件来说,目前最成熟的还是以PbTe为主的热电器件。但是Pb有毒,对环境和生物有较大危害,不适宜大规模使用。而性能较高的GeTe热电材料由于其存在明显的相变,不适合作为中温热电器件。对于CoSb3来说由于其不稳定且材料易碎,也不适合做中高温热电器件。而对于别的热电材 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型半导体温差发电器件,所述发电器件包括n型热电材料和p型热电材料,其特征在于,所述n型热电材料的组成为Mg
3.2
‑
x
A
x
Sb2‑
y
‑
z
Bi
y
B
z
,其中,A为Y、Mn、Ba、Ca、Sc中的至少一种,B为Te、Se中的至少一种;x=0.05
‑
0.2,y=0
‑
2,z=0
‑
0.1;所述p型热电材料的组成为Sb2Si2‑
z
M
z
Te6或(Sb2Si2‑
z
M
z
Te6)N
w
第二相掺杂材料,其中,M为Ge、Zn、Mn中的至少一种,N为Te或Si2Te3,z=0.001
‑
0.1,w=0
‑
0.2。2.一种权利要求1所述的半导体温差发电器件的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:A、按配比称取金属材料置于球磨罐内,球磨后得到n型热电材料的粉体,然后进行热压压片,压片时将电极层热压到n型热电材料的上下表面,热压后得到n型部件;B、按配比称取金属材料置于球磨罐内,球磨后经过退火处理得到p型热电材料的粉体,然后进行热压压片,压片时将电极层热压到p型热电材料的上下表面,热压后得到p型部件;C、将n型部件和p型部件切割成需要的尺寸,保证每个颗粒上下表面都覆有电极层;D、准备两个覆有电极片的陶瓷片,将焊接材料均匀涂抹到两个陶瓷片的电极片上;E、将切割后的P型颗粒和N型颗粒依次间隔地均匀摆放到其中一个陶瓷片的电极片上,然后盖上另一个陶瓷片,保证电极之间正好贴合;F、将步骤E处理后的器件置于模具中,并用模具的上下压头压紧,置于热压机中进行焊接,焊接后得到所述半导体温差发电器件;其中,所述步骤A、B不分先后顺序。3.根据权利要求2所述的半导体温差发电器件的制备方法,其特征在于,所述n型热电材料球磨时间为10min到1h;球磨机选用三维旋转的高能球磨机或者600转/min以上的高能球磨机。4.根据权利要求2所述的半导体温差发电器件的制备方法,其特征在于,步骤A...
【专利技术属性】
技术研发人员:姜鹏,王卫华,包信和,
申请(专利权)人:中国科学院大连化学物理研究所,
类型:发明
国别省市:
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