[发明专利]一种光辅助热电器件的油墨印刷式制备方法及其结构

说明书

本发明公开了一种光辅助热电器件的油墨印刷式制备方法：将粘合剂、稀释剂、N型或P型热电材料粉末进行混合，获得N型热电油墨和P型热电油墨；将N型或P型热电油墨印刷在基底上，待烘干之后，再在基底上印刷P型或N型热电油墨；将印刷热电油墨的基底进行固化后，采用导电材料将N型热电油墨和P型热电油墨串联形成热电发电单元；在热电发电单元上覆盖两种或以上的吸收率不同的吸光材料，得到最终的光辅助式热电器件。制备的光辅助热电器件，包括基底、覆盖于基底上的热电发电单元以及覆盖于热电发电单元上的光热转化单元。本发明提供了一种基于油墨印刷的光辅助式热电器件，可以同时收集光能和热能，并且具有可批量生产、成本低廉的特点。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种光辅助热电器件的油墨印刷式制备方法及其结构。

背景技术

如今，世界人口的增长和社会、经济和科技等方面的进步离不开越来越多地使用天然气、煤、石油和化学电池等。传统化石燃料的储量有限及其造成的全球环境影响促使研究人员积极寻找可再生和可持续的清洁能源。开发有效的可再生清洁能源有利于解决能源危机和温室效应，促进人类社会的可持续发展。近年来，在各种可再生清洁能源技术中，光电和热电越来越受到人们的关注。

太阳能作为地球最主要的能量来源，具有分布广泛、清洁安全，取之不尽用之不竭的特点，是一种理想的绿色能源。将光能转化为电能主要是利用光伏效应，这种方法制作成本较高，发电效率低，占地面积大，缺少工艺简单、成本低廉的收集光能的器件。

热能作为普遍存在的能量形式，如燃料燃烧、工业废热、地热和人体等。热电发电技术可以直接将热能转化为电能，其内部没有机械活动部件和液体，因此无需维护，没有额外成本，其使用寿命长，没有尺寸效应，即可以在有限空间内产生微瓦级别电力，也可以产生千瓦级别电力，从而可以应用在各种场景中，具有良好的应用前景。但是，热电发电很多年来还主要局限于太空应用中，低效率和成本高的缺点限制了它的普及。

因此，研究一种新型工艺简单、低成本的可以同时收集光能和热能的器件对普及热电和光电的应用及缓解能源危机和环境污染都具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：传统的光电转化器件或热电转化器件制备工艺复杂，成本较高，本发明提供了解决上述问题的一种光辅助热电器件的油墨印刷式制备方法及其结构。

本发明通过下述技术方案实现：

一种光辅助热电器件的油墨印刷式制备方法，包括以下步骤：

步骤A，制备热电油墨：将粘合剂、稀释剂、N型或P型热电材料粉末进行混合，获得N型热电油墨和P型热电油墨；

步骤B，制备热电发电单元：将N型或P型热电油墨印刷在基底上，待烘干之后，再在基底上印刷P型或N型热电油墨；将印刷热电油墨的基底进行固化后，采用导电材料将N型热电油墨和P型热电油墨串联形成热电发电单元；

步骤C，制备光热转化单元：在步骤B制备的热电发电单元上覆盖两种或以上的吸收率不同的吸光材料，得到最终的光辅助式热电器件；

所述步骤B中印刷方法包括丝网印刷、漏版印刷和点胶印刷。

优选地，热电材料包括碲化铋、碲化锑或碲化铅；热电材料粉末的粒径小于37μm。

优选地，所述粘合剂是由环氧树脂、固化剂和催化剂混合制成的环氧树脂粘合剂；环氧树脂为双酚F环氧树脂和聚丙二醇二缩水甘油醚的混合物；所述固化剂为甲基六氢苯酐；所述催化剂为1-氰乙基-2-乙基-4-甲基咪唑；所述稀释剂选择乙酸丁酯。

优选地，双酚F环氧树脂和聚丙二醇二缩水甘油醚两种环氧树脂按1:1混合；其中双酚F环氧树脂的环氧值为0.58eq/100g，聚丙二醇二缩水甘油醚的环氧值为0.32eq/100g。