[发明专利]热电发电机和用于制造热电发电机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造热电发电机的方法以及涉及一种相应的热电发电机。

背景技术

“物联网”（Internet of things，IoT）被称为信息技术中的最重要的未来的开发之一。“IoT”是指，不仅人进入互联网并且通过所述互联网来联网，而且器具也通过所述互联网来彼此联网。“物联网”的一个领域定位在生产及家居自动化的领域内。为此，比如能够使用加热装置上的温度传感器、陀螺仪、加速度传感器、压力传感器、麦克风。

为此所需要的电能能够用所谓的“能量采集器”从环境中获取。传统的采集器是用于从阳光中获取能量的PV单池以及这里所探讨的、用于从比如加热装置上的温差中获取能量的热电发电机（TEG）。

发明内容

面对这种背景，用这里所介绍的方案来介绍按独立权利要求所述的、热电发电机（TEG）、用于制造热电发电机的方法、此外使用这种方法的装置以及最后相应的计算机程序。有利的设计方案由相应的从属权利要求和以下说明中得出。

TEG将热电的材料上的温差转化为电压。所述热电的材料通常在两个基底之间在电方面串联并且在热方面并联。为了在能够利用的范围内提高所转化的电压，将所述基底上的多个小支腿（n和p掺杂）在电方面串联起来。通过多个小支腿的串联，所述TEG可能由于连接的损坏而完全失去其功能。最大的持久性可能被热应力和/或机械应力所超过，由此可能干扰并且/或者中断所述导电的连接。为了提高整个发电机的负荷能力，电绝缘的材料能够至少部分地支撑所述热应力和/或机械应力。由此，能够更为容易地对所述发电机进行机械加工并且/或者将其集成到总系统中。

介绍一种热电发电机，该热电发电机具有第一基底、热电的发电机材料、电连接部（导体电路、衬垫等等）以及第二基底，其中所述发电机材料的第一面导热地与所述第一基底相连接，并且所述发电机材料的、与第一面对置的第二面与所述第二基底导热地连接，其中在所述第一基底与所述第二基底之间布置了支撑材料，用于使所述第一基底与所述第二基底相互支撑并且/或者机械地彼此相连接。

此外，介绍一种用于制造热电发电机的方法，其中所述方法具有以下步骤：

提供第一基底、热电的发电机材料和第二基底；

将所述发电机材料与所述第一基底和所述第二基底连接起来，其中将所述发电机材料的第一面导电地并且导热地与所述第一基底连接起来，并且将所述发电机材料的、与第一面对置的第二面与所述第二基底导电地并且导热地连接起来；并且

将支撑材料加入到所述第一基底与所述第二基底之间，用于使所述第一基底与所述第二基底相互支撑并且/或者将其机械地彼此相连接。

“基底”能够是指板状的材料。所述热电的发电机材料处于所述两个基底之间，所述热电的发电机材料在存在温差时基于赛贝克效应而产生第一电压。为了得到能够在技术上利用的电压，能够将多个的由热电的材料构成的小支腿串联起来。通常在所述热电的材料中使用掺杂（n和p掺杂），用于对所述赛贝克系数进行调整。所述支撑材料能够电绝缘，用于避免电短路。所述支撑材料能够机械地与所述第一基底和所述第二基底相连接。

在所述第一基底、所述发电机材料和所述第二基底已经被连接起来之后，所述支撑材料能够被加入到所述第一基底与所述第二基底之间。比如能够将所述支撑材料喷入到所述第一基底与所述第二基底之间。

能够在将所述第二基底与所述发电机材料连接起来之前加入所述支撑材料。比如，所述支撑材料能够作为预变形的薄膜来施加到所述第一基底上。所述支撑材料能够具有用于所述发电机材料的空隙。同样能够在将所述第一基底与所述已经相连接的第二基底和发电机材料起来之前加入所述支撑材料。

能够将所述支撑材料施加到所述第一基底上。所述发电机材料能够在所述支撑材料的空隙中与所述第一基底相连接。通过将所述支撑材料施加到所述第一基底上这种方式，能够特别容易地加入所述支撑材料。同样能够在将所述发电机材料与所述第二基底连接起来之前将所述支撑材料施加到所述第二基底上。

能够将所述支撑材料加入到所述第一基底的和/或所述第二基底的边缘区域中。由此能够实现更少的材料消耗和热影响。

所述方法能够具有清除所述支撑材料的步骤。在此，尤其能够在所述支撑材料已经对在加工和/或处理发电机时的剪切力进行支撑之后，将所述支撑材料清除。通过所述支撑材料的清除，能够实现热阻的提高并且因此实现所述热电的发电机材料上的温度梯度的提高。