[发明专利]一种层叠结构的温差发电装置及其制备方法

权利要求书

1.一种层叠结构的温差发电装置，其特征在于，结构包括：

层叠设置的热电材料层，所述热电材料层包括P型热电薄片和N型热电薄片，所述P型热电薄片和所述N型热电薄片交替设置；

绝缘粘接层，所述绝缘粘接层设于相邻的所述P型热电薄片和所述N型热电薄片之间，所述绝缘粘接层设置至少一层；

顶部电极和底部电极，所述顶部电极和底部电极分别位于所述热电材料层的顶侧和底侧，以将所述P型热电薄片和N型热电薄片跨越所述绝缘粘接层进行电连接形成串联结构；

顶部绝缘层和底部绝缘层，所述顶部绝缘层覆盖设于所述顶部电极的表面，所述底部绝缘层覆盖设于所述底部电极的表面；

绝缘绝热封装层，所述绝缘绝热封装层位于装置的最外层，以对四周侧面进行封装。

2.根据权利要求1所述的层叠结构的温差发电装置，其特征在于，所述N型热电薄片为厚度为0.1-1000μm的薄片，所述N型热电材料选自但不限于载流子为电子的BiTeSe基半导体热电材料、Mg₂Si基半导体热电材料中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的层叠结构的温差发电装置，其特征在于，所述P型热电薄片为厚度为0.1-1000μm的薄片，所述P型热电材料选自但不限于载流子为空穴的Sb₂Te₃基半导体热电材料、SnTe基半导体热电材料、PbTe基半导体热电材料、FeSi₂基半导体热电材料中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的层叠结构的温差发电装置，其特征在于，所述绝缘粘接层的厚度为10-100μm；所述绝缘粘接层的材质为PMMA、聚苯乙烯、云母、玻璃、石英中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的层叠结构的温差发电装置，其特征在于，所述顶部电极和底部电极均为条形金属电极，所述条形金属电极的材质为铜、镍、铝、锡、金、银中的任意一种；所述条形金属电极的厚度为50-100μm。

6.根据权利要求1所述的层叠结构的温差发电装置，其特征在于，所述顶部绝缘层和所述底部绝缘层的厚度均为100-1000μm；所述顶部绝缘层和底部绝缘层的材质为导热硅胶或高导热陶瓷。

7.根据权利要求1所述的层叠结构的温差发电装置，其特征在于，所述绝缘绝热封装层的厚度为1-5mm，所述绝缘绝热封装层的材质为低导热树脂或低导热陶瓷。

8.一种层叠结构的温差发电装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备设计厚度的P型热电薄片和N型热电薄片；

(2)在步骤(1)所述P型热电薄片和N型热电薄片的两面旋涂绝缘胶；

(3)将涂有绝缘胶的P型热电薄片和N型热电薄片按照设计层数交替相互贴合压紧后晾干，形成粘接块；

(4)绝缘胶完全干透后，按照设计尺寸切掉粘接块的侧面边缘并且抛光，获得光滑的顶部导热面和底部导热面；

(5)利用掩膜版分别覆盖步骤(4)所述顶部导热面和底部导热面，之后喷涂导电金属浆，所述导电金属浆透过掩膜版的空洞将P型热电薄片和N型热电薄片分别于顶部和底部连接形成顶部电极和底部电极，通过所述顶部电极和底部电极使得所述P型热电薄片和N型热电薄片首尾相连，实现串联；

(6)分别在顶部电极的表面喷涂或粘接顶部绝缘层，在底部电极的表面喷涂或粘接底部绝缘层，利用顶部绝缘层和底部绝缘层实现对顶部电极和底部电极的封装，得到复合热电块；

(7)最后在所述复合热电块的四周侧面封装上一层绝缘绝热封装层，即得所述层叠结构的温差发电装置。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)中，所述P型热电薄片和N型热电薄片的制备方法选自但不限于晶锭线切割法、丝网印刷法、磁控溅射法中的任意一种。

10.根据权利要求8或9所述的层叠结构的温差发电装置的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述顶部导热面和底部导热面为平面或曲面。