一种高性能双段结构热电发电器件及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高性能双段结构热电发电器件，包括上基板、下基板和至少一个固定设置在上基板与下基板之间的热电单体组件，热电单体组件包括N型热电单体和P型热电单体，N型热电单体和P型热电单体均由两类不同温区的热电粒子沿温度梯度方向组合构成，N型热电单体的高温端与上基板相固定，N型热电单体的低温端与下基板相固定，P型热电单体的高温端与上基板相固定，P型热电单体的低温端与下基板相固定，本发明专利技术还公开了上述高性能双段结构热电发电器件的制备方法和应用，与现有技术相比，本发明专利技术由在不同温区具有优异热电性能的两类热电材料沿温度梯度方向组合构成的双段器件，能够实现不同温区能量转换效率最大化，具有更高的热电转换效率，且能够实现整个温区能量转换效率最大化。换效率最大化。换效率最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能双段结构热电发电器件及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于热电转换
，具体涉及一种高性能双段结构热电发电器件及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着人类社会对气候变化的关注程度不断增强和对化石能源的过分依赖，更加刺激了世界范围内开发新能源技术的行动。热电转换技术是最简单的可以实现热能和电能直接相互转化的技术，能把太阳能、地热、机动车和工业废热转化成电，反之也能作为热泵实现制冷。热电器件具有全固态、重量轻、结构紧凑、响应快、无运动部件和有害工质等优点。模块化的特点使其易与其他能量转换技术联用，这是21世纪能源应用非常重要的特征，因为没有单一的技术能够满足世界能源的需求。
[0003]目前，热电发电器件根据工作温度主要分为低温器件、中温器件与高温器件，其中低温器件通常采用Bi2Te3材料体系，工作温度在300℃以下；中温器件高温端的工作温度区间在300～600℃之间，以CoSb3器件、PbTe等体系为代表；高温器件工作温度指工作温度在600℃以上，以Half
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Heusler合金、SiGe等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能双段结构热电发电器件，其特征在于：包括上基板、下基板和至少一个固定设置在所述上基板与下基板之间的热电单体组件，所述热电单体组件包括N型热电单体和P型热电单体，所述N型热电单体和所述P型热电单体均由两类不同温区的热电粒子沿温度梯度方向组合构成，所述N型热电单体的高温端与上基板相固定，所述N型热电单体的低温端与下基板相固定，所述P型热电单体的高温端与上基板相固定，所述P型热电单体的低温端与下基板相固定。2.如权利要求1所述的高性能双段结构热电发电器件，其特征在于：所述N型热电单体的两类不同温区的热电粒子的材料分别为碲化铋合金和碲化铅合金，所述P型热电单体的两类不同温区的热电粒子的材料分别为碲化铋合金和碲化锗合金。3.一种如权利要求1
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2任一所述的高性能双段结构热电发电器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：S1、尺寸计算：根据目标热电性能确定N型热电单体和P型热电单体的工作温度范围，并计算出N型热电单体和P型热电单体中不同温区的热电材料及高度；S2、表面处理：将步骤S1中计算得到的热电材料烧结后按照设计高度加工并完成清洁表面；S3、沉积金属连接层：将步骤S2中清洁表面后的热电材料的上下表面分别沉积金属连接层；S4、切割：根据设计尺寸将步骤S3中沉积金属连接层后的热电材料进行切割，得到N1热电粒子，N2热电粒子，P1热电粒子，P2热电粒子，其中N1热电粒子的温区＜N2热电粒子，P1热电粒子的温区＜P2热电粒子；S5、印刷焊料：在上基板的金属电路层处印刷高温焊料，在下基板的金属电路层处印刷低温焊料，通过定位网板将N1热电粒子间隔定位，其中N1热电粒子的低温端朝向下基板，然后在N1热电粒子的高温端的金属连接层表面印刷中温焊料，再通过定位网板将P1热电粒子间隔定位，其中P1热电粒子的低温端朝向下基板，然后在P1热电粒子的高温端的金属连接层表面印刷中温焊料；S6、间隔定位：按照温度梯度分布，通过定位网板将N2热电粒子与N1热电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭哲，蒋俊，谈小建，吴港，张强，张宗委，吴洁华，胡皓阳，孙鹏，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：