[发明专利]一种提高热电发电器件性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高热电发电器件性能的方法。本发明在总界面热阻占系统总热阻比例尽量小的前提下，让p型热电腿与冷热端的界面热阻无限趋近或者等于n型热电腿与冷热端的界面热阻，从而显著提升系统的热电转换效率和输出功率。本发明方法成本较低、灵活方便，为热电发电器件性能优化提供了一种新型思路。

技术领域

本发明属于热电发电器件技术领域，具体的说，涉及一种提高热电发电器件性能的方法。

背景技术

随着环境污染和能源紧缺形势的逐渐严峻，探寻清洁环保的新型能源和新的能源转换方式已成为目前各研究机构和能源企业关注的重点。在众多新能源转换技术中，热电发电(TEG)系统以其静态操作、环境友好、高可靠性等优点，吸引了众多研究者的兴趣。热电发电系统是利用半导体的Seebeck效应将热能转化为电能的热能利用系统，当热电器件两端存在温差时，会生成电势差，并在通路情况下伴有电流产生。TEG系统可以将余热废热最大限度的合理利用，是低品位热源再利用的新技术。指征TEG系统的性能的重要参数为热电转换效率。但目前为止，较低的转换效率限制了TEG的进一步发展和广泛应用。研究表明，有很多因素会影响TEG的热电转换效率，比如材料的热电特性(热电优值)、冷热端的温差、器件的几何位形设计、界面热阻和界面电阻等。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种提高热电发电器件性能的方法。本发明在控制总界面热阻占系统总热阻比例尽量小的前提下，通过调节p型和n型热电腿与冷热端界面热阻的匹配度，提高热电发电器件的效率和输出功率。

本发明的技术方案具体介绍如下。

本发明提供一种提高热电发电器件性能的方法，其在降低p型热电材料构成的热电腿和n型热电材料构成的热电腿与冷热端的总界面热阻占总接触热阻的比例r′的同时；通过调控p型热电材料构成的热电腿和n型热电材料构成的热电腿与冷热端的界面热阻的比值r，使其趋近于1或者等于1，实现热电发电器件的热电发电效率和输出功率的提高。

进一步的，r′的数值在0.001～0.60之间。更进一步的，r′的数值在0.001～0.20之间。

进一步的，r的数值在0.1～10之间。更进一步的，r的数值在0.5～2之间。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.在不改变热电发电器件结构及材料的前提下，可以通过调节热电腿和冷热端的界面热阻来提高热电发电器件的效率和输出功率，成本较低、灵活方便，为热电发电器件性能优化提供了一种新型思路。

2.界面热阻的改变可以通过调整界面微观形貌、改变界面压力、添加合适的界面填充材料等技术手段实现。

附图说明

图1热电发电器件的结构示意图。

图2总界面热阻对热电发电器件输出功率和转换效率的影响。

图3总界面热阻对热电腿上下表面温度差的影响。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。

热电发电器件主要由冷端、热端、p型热电材料构成的热点腿、n型热电材料构成的热电腿、金属连线、外接负载等组成，具体见图1，器件的深度为10mm，其余部分尺寸已标注。