[发明专利]一种热电转换装置结构

说明书

技术领域

本发明涉及热能转换为电能技术领域，尤其是指一种热电转换装置结构。

背景技术

现有技术中，半导体热电转换装置一般基于均匀掺杂的半导体电臂，在吸热发电过程中需要冷端、热端具备一定程度的温差，该装置无法在微小温差的自然空气环境中，或者近似相同海平面位置的海水中高效地吸收热能发电，限制获取能量的规模和便利性。即便具备了所需的温差条件，该温差发电装置的转换效率也多在10%以下，对热源能量的浪费较大，为了获得足够的功率，需要占用很大的面积、体积，成本较高。

采用均质半导体电臂的热电转换装置，如果用于热量搬移应用，因为吸热转换的效率较低，因此对于以制冷为目的的应用而言，放热端释放热量大，容易导致较大温升，为了克服放热端的高温对装置吸热能力的影响，需要较大功率的外部辅助能源，功率消耗较大，效果不理想。并且为了维持吸热端的温度低于放热端，也必须依赖外部电源的电流输入，制冷效率不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热电转换装置结构，以提高热电转换效率。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种热电转换装置结构，包括一层基本结构，该基本结构包括绝缘导热介质、连接导体及至少一电臂；电臂位于绝缘导热介质之间，其中一侧绝缘导热介质作为绝缘热源介质，绝缘热源介质与热源形成热连接，另一侧绝缘导热介质作为绝缘散热介质；电臂中部整段或划分为多段之后的所有段或者部分段沿电流方向实施故意非均匀掺杂，具备该方向相同趋势的半导体属性强弱单调变化的分布状态，电臂两端部的一小段为均匀掺杂；电臂之间通过连接导体形成电连接，连接导体与电臂两端均匀掺杂部连接；其中一电臂的其中一均匀掺杂部与外部电路连接作为输入端，另一电臂的其中一均匀掺杂部与外部电路连接作为输出端。

一种热电转换装置结构，由两层或两层以上基本结构叠合组成，每一层基本结构包括绝缘导热介质、连接导体及至少一电臂；相邻层与层基本结构之间通过绝缘导热介质连接，靠近热源的上一层基本结构与远离热源的下一层基本结构之间形成热串联，上一层基本结构的放热功率作为下一层基本结构的部分或主要热功率来源；设置在其中一外端基本结构外层的绝缘导热介质作为绝缘热源介质，绝缘热源介质与热源形成热连接，设置在另一外端基本结构外层的绝缘导热介质作为绝缘散热介质；每一层基本结构的电臂位于绝缘导热介质之间，电臂中部整段或划分为多段之后的所有段或部分段沿电流方向实施故意非均匀掺杂，具备该方向相同趋势的半导体属性强弱单调变化的分布状态，电臂两端为均匀掺杂；同一层基本结构的电臂之间通过连接导体形成电连接，连接导体与电臂两端均匀掺杂部连接；不同层基本结构的电臂之间形成电连接；其中一电臂的其中一均匀掺杂部与外部电路连接作为输入端，另一电臂的其中一均匀掺杂部与外部电路连接作为输出端。

一种热电转换装置结构，由两组热电转换装置结构单元组成，其中一组热电转换装置结构单元的最外端作为绝缘散热介质的绝缘导热介质，与另一组热电转换装置结构单元的最外端作为绝缘散热介质的绝缘导热介质形成热连接，且两组热电转换装置结构单元的电臂形成电连接；其中一组热电转换装置结构单元的其中一电臂的其中一均匀掺杂部与外部电路连接作为输入端，另一组热电转换装置结构单元的其中一电臂的其中一均匀掺杂部与外部电路连接作为输出端；

每一组热电转换装置结构单元由两层或两层以上基本结构叠合组成，每一层基本结构包括绝缘导热介质、连接导体及至少一电臂；相邻层与层基本结构之间通过绝缘导热介质连接，，靠近热源的上一层基本结构与远离热源的下一层基本结构之间形成热串联，上一层基本结构的放热功率作为下一层基本结构的部分或主要热功率来源；设置在其中一外端基本结构外层的绝缘导热介质作为绝缘热源介质，绝缘热源介质与热源形成热连接，设置在另一外端基本结构外层的绝缘导热介质作为绝缘散热介质；每一层基本结构的电臂位于绝缘导热介质之间，电臂中部整段或划分为多段之后的所有段或部分段沿电流方向实施故意非均匀掺杂，具备该方向相同趋势的半导体属性强弱单调变化的分布状态，电臂两端为均匀掺杂；同一层基本结构的电臂之间通过连接导体形成电连接，连接导体与电臂两端均匀掺杂部连接；不同层基本结构的电臂之间形成电连接。

进一步，绝缘热源介质设置为平整表面，或为锯齿状表面，或为梳状表面，或为凹凸粗糙表面；绝缘导热介质为硬质或软质绝缘导热介质。

进一步，连接导体设置在绝缘导热介质表面，或者部分嵌入绝缘导热介质中，或者全部嵌入绝缘导热介质中。