CN101675541A - 用于产生电力的热电设备的大规模阵列 - Google Patents

Abstract

一种热电发电设备由以晶片结构布置的多个热电元件组装而成，该晶片结构形成发电核芯。多个核芯叠层在热容器内，从而在热容器的第一端提供的热能以级联方式输送给叠层的核芯。该热容器包含吸热器，热反射器，和热传输障，从而在通过该容器的壁时损失最小量的热能，而最大值的热能从热源流过，并穿过这些核芯流到该容器周边温度的一端，以便创建从该容器的热端到较冷端，以及跨越其中叠层的各核芯之间的受控温度差。跨越各核芯之间的温度差导致电能的产生，这些电能通过标准的电力利用技术来收集。

Description

用于产生电力的热电设备的大规模阵列

【0001】本申请要求2007年4月27日提交的，序列号为No.60/926673的临时申请的权益。

发明领域

【0002】本发明涉及使用热电设备发电的领域，具体涉及使用热电发电机发电的领域。

发明背景

【0003】电能生产的演进包括水轮或水坝驱动的涡轮发电机，蒸汽引擎驱动的发电机，内燃引擎发电机，天然气或蒸汽驱动的涡轮发电机，燃煤蒸汽驱动的涡轮发电机以及核电厂蒸汽驱动的涡轮发电机。所有这些现有的电力生产方法都会导致大规模的环境破坏，比如水坝所潜在的洪水泛滥，以及来自化石燃料或核燃料引起的空气和水污染。

【0004】有关降低环境影响的新近进展包括太阳能光伏，它利用半导体设备将太阳能转换成电能，最初是开发用来为空间飞行器提供太阳能。该技术提供不需要运动机件的热电转换。其某些局限在于在硅基太阳能光伏中，从太阳能到电能的转换效率在理论上限于29％。经过相当大的努力，实际太阳能光伏的转换效率目前大约为15％。其他太阳能光伏转换技术，例如使用砷化镓以及带有优选地用来吸收不同范围的太阳能电磁频谱的若干层的多层接合光伏，已实现了高达40％的效率。然而，当前所有太阳能光伏都具有这样的限制，它们只能够由直接的或会聚的反射太阳光线来产生电力。在夜间或者当缺乏日照时就不能产生电力，例如由于季节性气候条件。

【0005】生产较低成本太阳能光伏的尝试已致使产生了非晶状太阳能光伏基板。然而迄今为止非晶状太阳能光伏已经展示了比晶状品种更低的光电转换效率，通常在6-12％的范围。降低生产成本的其他尝试，例如薄膜太阳能光伏在薄金属或塑料基板上的持续生产(称作卷到卷)，导致较低的转换效率，它需要更大面积的太阳能光伏以采集充足的日光，由此使得成本很高。太阳能光电转换的最佳效率保持在40％以下，在大多数实际应用中低于20％。它需要大量的物理材料来形成足够的面积以收集阳光。相对低的能量转换效率和用以产生有效电平的电力输出所要求的材料量已经导致基于太阳能光伏的电力生产成为边缘电力生产技术。

【0006】间接热电转换可以由某些其他技术来实现，例如磁流体动力学和海洋热能转换。在磁流体动力学中化石燃料，通常是煤，当它横向通过具有电流流动的管道时被加以电离。在海洋热能转换中，创建在海洋上漂浮的大型结构。蒸发的热流体在较热海洋表面与较冷海洋深处之间泵送。该转移能转动附着于发电机上的大型涡轮来生产电力。这些技术也受限于低的系统效率。

【0007】电能生产的另一替代方案基于风力涡轮，最古老的能源技术之一。风车通过利用在轴上旋转的帆来利用风能产生动力，所述轴经过齿轮传动以转动石磨将谷物碾磨成面粉，来代替以手利用臼和杵来捣击谷物的传统方法。在19世纪早期，数以百计的风力涡轮点缀了风景。随着发电机的出现，风车用来驱动生产电力的涡轮。当前风力涡轮的例子包括这样的结构，它立起来有三百英尺高，带有一百二十英尺的旋转桨叶用以驱动涡轮，从而当风充足地吹动时产生五兆瓦的电力输出。风力涡轮场在风吹得强到足以转动桨叶时发电，平均下来大约有30％的发电时间。

【0008】所有这些现有技术都受制于从燃料到电的低转换效率、产生环境污染、要求很大的面积(例如水坝或风场或大型太阳能阵列)或者是间歇的发电(例如太阳能和风力)。

【0009】与此对比，电能生产的最佳技术应当具有若干特点。首先，它们在从能量源到电的转换应当是高效的，并且在建设、使用和清理过程中应当是无污染的。它们应当可以从具有瓦特级电力输出的小型单元升级到具有千兆瓦级输出的较大生产能力系统，并且它们应当适用于在各种各样不同的环境(即海洋、沙漠、北极或太空中)以及在室内、乡下或边远地区来运转。

【0010】热机，热泵，热二极管，热电偶，以及固态制冷机等利用热电(TE)原理，其中热能直接转换成电能。

【0011】Hagelstein和Kucherov的美国专利US6396191，US6489704和US7109408描述了使用热二极管，也称作固态热离子能量转换器，来将热能转换成电能。Nicoloau的美国专利US7166796也披露了用于直接将热能转换为电能的n型和p型热电元件。美国专利US7273981描述了利用热电设备来生产电力的系统。这些专利的公开内容和其中提及的材料都结合与此以资参考。

附图简述

【0012】图1是包含本发明特征的热电设备的蚀刻基板一部分的顶部视图。

【0013】图2是沿图1中基板的2-2线截面视图。

【0014】图3示出了由结合的相异材料形成的典型的独立热电设备的几何形状。

【0015】图4是包含热障的1瓦特功率单元的透视图，并带有侧剖面以便显示图2中所示的贯通沟道。

【0016】图5是PRU分部的示意图。

【0017】图6是包括第一、第二和第三核心热容器内封入的三核多叠层组芯的截面图。

【0018】图7是形成热电转换材料的多层芯片的工艺程式示意图(由图7A和图7B组合成整体图7工艺程式示意图)。

【0019】图8示出了安装在一个包含热源的多叠层发电机中的图6的组芯。

【0020】图9是来自单一热电设备的电力输出图。

【0021】图10是来自如图6所示的组芯中的第一和第二叠层热电芯片的电力输出图。

发明详述

【0022】太阳能光伏板使用物理学的光电定律。半导体材料中的电子吸收光子进而产生电。然而，由于半导体的能带间隙，只有很小窗口的太阳能量(太阳光频谱的一部分)能够得以利用。该窗口内的光子以给定效率转换成电。较低频谱级别的光子完全浪费，而高频光子的能量利用不足。典型的民用屋顶太阳能光伏板具有大约15％的平均效率。与传统太阳能光伏板不同，包含本发明特征的设备可以利用来自整个光频谱的热能，而不是转换光子所投送的仅小部分，而太阳光热能到电能的效率的提高能够带来可以超过40％的潜在效率。

【0023】然而，本发明并不限于使用太阳能量作为驱动力。任何热能源，例如会聚的阳光，燃烧的化石燃料，自动衍生的热，来自工业站点的废热，或者环境的温度差别，都可以转换成电。包含本发明特征的设备，以及使用这些设备的方法，优选用来利用由不同材料的差别加热而用热方法感生的电子流，总起来称作塞贝克效应或珀耳帖效应。半导体生产技术用来在贯通基板的沟道中制造所选热电转换材料的阵列，而这些阵列以级联和并联方式组装，以提供要求的电输出。该阵列可以包括在基板的一个表面上结合到一起的两个相异材料，相异材料的另一端处于与结点不同的温度下，或者该阵列可以使用熟知的材料来形成，以便当这些端点暴露于温度差时将热转换成电流。该阵列布置为每一PRU具有指定功率输出的功率额定单元(PRU)。然后将PRU阵列集成为一个封片，该封片设计为最大化的PRU对来自热源的热利用率，并且最大化的热源和所述设备相对端(即较冷位置)之间的热差。多个PRU也可以布置成使得最初提供的热能穿过级联布置的PRU传播，由此在各个步骤产生额外的电力。

【0024】在一个实施例中，依据本发明操作的热电发电机使用塞贝克效应，并且依据汤普森定律来操作，以便在两个或更多步骤的处理过程中将热转换成电。例如，通过黑体吸收将日光转换成热，进而将该热施加给相异材料的接合点。相异材料的相对端处于温度差中，从而导致电能的生成。与太阳能光伏相比，依据此处所述的热电发电机，可以在系统级宽带整合太阳能光热-电转换，从而显著地提高每层效率。

【0025】与大多数当前可得到的热电设备相比，这些热电设备是热信号传感器的一部分并且产生非常低的功率级别，而本发明从热电设备的大规模阵列产生大的功率输出。这些新热电设备的设计通过使用改进的热管理(最小化热损耗)，基于其热电系数的材料的恰当选择，以及系统指定的功率电路设计得以优化。依据本发明的热电设备的某一实施例使用下述特征：

1)提供一种基板材料，它对电绝缘、对热流隔热，它可成形为设计想要的几何形状，并且可以进行蚀刻实现要穿过的通道，有时也称作导孔，用于热设备吊腿形成到导热孔。所述基板材料的表面进一步蚀刻以形成沟道，热设备腿部可以在该沟道的界面接合到一起，创建相异材料界面。用于所述基板材料的典型材料是陶瓷。

2)提供一种热电设备，包括在一端接合的两条吊腿，每一条均为一种相异材料，并且在几何上优化以通过塞贝克效应产生电流。这些相异材料通常在穿过基板材料的相邻导孔中形成，并且在基板一个表面的沟道里连接到一起。相异材料的这些吊腿的另一端也分别地与第三种相异材料，在基板的相对表面处以级联方式连接。该第三种相异材料用作电导管，用于回收由基板的两个表面之间的差别温度而得到的电能。

3)利用布置用来产生想要的电压输出的多个热电设备的集合，形成功率额定单元(PRU)。一个特定实施例包括级联布置的一百个热电设备的集合，以产生一伏特和十毫安。然后将大约一百个所述单元并联起来，以形成产生大约一瓦特的阵列。

【0026】在一片邻接的基板材料上布置的、并且以三十三乘以三十三个PRU的级联和并联连接阵列形成的所述的一组PRU集合，形成能够产生一千瓦特电能的核芯。并且，PRU能够以各种各样的级联和并联方式来互连，以提供任何想要的电压和安培数组合。

【0027】在一个实施例中，热电发电机包括三个核芯，布置和在热学上包装成使得热能损耗得以最小化，并且温度差的利用得以最大化。第一核芯暴露于热能差以产生电能。然后将该热能送往第二核芯，再到第三核芯，并由它们使用。利用堆叠的核芯，可以获得40％到80％之间的热电转换效率，这取决于用来重新分配热能的材料的热抑制效率。这样一种布置在合适条件下产生超过一千瓦的电力。

【0028】具有上述特征、布置于适当热源附近、由多个叠层及互连的级联和并联热电发电机可以产生几千瓦特，兆瓦特，甚或千兆瓦特功率范围的电力输出。

【0029】参见图1和图2，示出了热电设备晶片10的第一实施例。图1是顶视图，图2是带有使用半导体处理技术穿过其中蚀刻的贯通通路、导孔或沟道14的基板材料12的截面图。该基板是导热性最小的材料，例如硅或陶瓷材料。热电设备接合点空穴16和热电设备腿部互连空穴18被蚀刻成所述基板材料12的相对表面。互连垫空穴19也可以蚀刻在基板12相对端处互连边的基板材料中。

【0030】图3示出了在沟道14和空穴16、18中沉积的，典型的独立热电(TE)设备20的几何形状。TE设备20包括在基板12的通道14中形成的、相异材料的第一和第二腿部22、24。腿部22、24具有约0.25到约50微米的横截面26，长度28为50到700微米，横截面26对长度28的比率在约1∶3到约1∶20的范围内。

【0031】由相异材料形成的第一和第二腿部22、24，每一个均具有支脚32、34，它们在接合点30处交界(熔合或接合)，腿部横截面26对支脚横截面36的比率在约0.5∶1到约2∶1之间。所述TE设备的支脚延伸边38的长度大约为腿部横截面26宽度的2至5倍。因此，腿部40之间的距离大约为腿部横截面26宽度的2至8倍。可以用来构建图3所示TE设备的相异材料的适当组合的例子包括但不限于以下几种：铜镍合金:铬镍合金，铬镍合金:铜，铁:铜镍合金，铜:铜镍合金，铬镍合金:镍铝合金。在热转换设备和此处所描述的结构中，将热能输送给基板上形成接合点的一边(即支脚)，通常称作热或相对较热表面。基板上腿的顶部引出的相对表面称作冷或相对较冷表面。在约80℃的温度差下，由铜镍合金:铬镍合金形成的这样一种设备每一接合点的典型输出为大约5mV。然而，本领域技术人员能够认识到该接合点可以是较冷表面，例如比周边环境低的温度，而其他表面处于较高温度，例如是周边环境温度，相异材料仍能够产生电输出。

【0032】在另一实施例中，也可以使用熟知具有热电特性的材料，即能够将热直接转换成电。这些包括但不限于：(BiSb)₂Te₃，Zn₄Sb₃，CeFe₄Sb₁₂，PbTe，SnTe，SiGe，Bi₂Te₃，Sb₂Te₃，方钴矿(方钴矿是复合材料，其化学式为ReTm₄Pn₁₂，其中Re是诸如铈的稀土材料，Tm是过渡金属，例如铁，而Pn是磷族元素化合物(即磷、砷或锑))和TAGS(Te/Ag/Ge/Sb合金)。在这样一种情况下，不必创建相异材料的接合点从而将热能转换成电能，因为将由这些材料形成的结构暴露于温度差就产生了电能。

【0033】本领域技术人员能够认识到，TE设备可以由在用于构建热电偶的手册中列出的众多其他材料来形成，并且新的合金或者由温差产生电流方面活跃的材料组合继续被发现可以暴露于热，热差别和/或光中以产生电输出。

【0034】图4是1瓦特功率定额单元(PRU)41的透视图。基板12的接合表面42用一层或多层热反射材料，例如铝来覆盖，同时避免进行与支脚34或接合点30的电连接。该表面与接合点，即较冷表面44相对，而所暴露腿部的顶部配备有导电材料如铜的腿部的顶部之间以级联和并联方式的互连，以便产生想要的级联电压和并联安培数输出。典型子阵列具有级联的两百组热电设备10，以产生大约1伏特。然后将近似200个系列集合的这些子阵列并联，以产生具有1安培输出的PRU 41，结果为1瓦特的功率额定单元(PRU)。

【0035】参见图4，陶瓷帽100，102置于冷表面和热表面上，以提供热绝缘和保持PRU内热电设备各端之间的温度差。位于相邻沟道14中的第一热电材料104和第二热电材料106在形成双金属结点108的沟道的底部结合。在第一实施例中，第一和第二热电材料是通常用来形成热电偶的金属，称作非贵重合金材料，例如铜镍合金:铬镍合金，铬镍合金:铜，铁:铜镍合金，铜:铜镍合金，铬镍合金:镍铝合金，或者基于钨-铼的合金。对于代表性材料来说，在0℃(32°F)下的塞贝克系数为：就铋而言为-72.0，就锑而言为47.0，就碲而言为500.0，就锗而言为300，就硅而言为400。

【0036】在第二实施例中，它们是这样的材料：当暴露于温度差时提供电流。用具有正热电系数(N型)的材料与具有负热电系数(P型)的材料进行配对。例如，通过改变掺杂材料和/或化学定量关系，可以生产各种TE材料。此处所描述的半导体制造过程已经用来组装P型和N型Bi₂Te₃热电元件。这些元件可以用来形成高效率的热电发电机。例如，N型碲化铋的塞贝克系数为-287μV/K；而P型碲化铋的塞贝克系数为81μV/K。

【0037】如同以上所指出的，这些热电设备与在冷的一侧44上的导电体，如铜导体恰当地级联和并联，从而可以收集所生成的电流，这些导体端接于正母线110和负母线112。然后适当的导电体连接多个PRU上的母线，从而输送电能以提供总的系统输出。

【0038】图5是PRU功率单元46的示意图，它包括在基板材料的表面上形成的二十五(5乘5阵列)个PRU41，每一个均提供一瓦特。典型的功率单元可以包括以级联和并联方式互连的，1000个这样的1瓦特PRU功率单元46，以便以任何想要的安培数和电压值来产生1000瓦电力。PRU功率单元46包括可导热但不导电的薄层薄膜，它通常有50微米到200微米厚，并且包含通常经由半导体处理技术形成的蚀刻贯通孔。

【0039】图6是包含本发明组合结构特征连带有散热管理特征的一个实施例的截面图。诸如图4所示的PRU 41用一层导热材料48来覆盖，例如氮化铝。这一层还可以保护热电设备10不受环境破坏，并且充当黑体热能吸收器。和其相对，带有所包含热电设备的基板材料的相对较冷表面也涂有导热保护层50，例如氮化铝，它将从相对较热表面转移的热能，通过热电设备的腿部22，24传送给相对较冷表面。集成到保护层48、50中的是用于热电偶52的通道(未示出)，以实现两个保护层的温度差的精确测量。通道(未示出)也通过保护层48、50和陶瓷帽100、102来形成，以提供附着于正和负母线110、112的导体的管道，用于收集热电设备中所产生的电。虽然图5的设备显示为矩形结构，但热发电机可以是任意的几何形状。另外，相对较热一侧上的保护层可以通过附加材料或结构来补充，以增强保护盖的热摄取，并且相对较冷一侧上的保护盖也可以通过附加材料或结构来补充，以增强散热，从而保持热侧(较热侧)和非热侧(较冷侧)之间的温度差尽可能高。

【0040】多个叠层的核芯可以布置在单一结构400中以获得最大的热电转换效率。图6示出了三个叠层的核芯。在优选实施例中，热电功率单元的输出效率通过将热能输入施加给多个转换单元而得以提高。多个核芯布置成使得施加给第一核芯的过剩输入以受控方式传送给第二核芯，然后传送给第三核芯。图6示出了第一，第二和第三叠层的转换核芯54、56、57。第一核芯54安装在隔热外壳58中，它由热阻材料，最好是由优化才陶瓷材料组成。隔热外壳58通过反射性热障60来隔热，它由铝或其他绝热材料组成。在反射性热障60内部是吸热材料62，结合起来用来容纳通过通道64或其他热传输或输送装置进入的输入热能。进入通道64的热能由吸热材料62吸收，它保持第一核芯54区域的恒定温度。反射性热障60反射由吸热材料62中容纳的热能，避免它从第一核芯54的热输入侧泄漏。

【0041】到达第一核芯54的热输入侧的热能致使该核芯内的热电设备产生电能。该电能通过附着于核芯并从该组件引出的导引线(图6中未示出)来回收。第一转换核芯54，隔热外壳58，热障60，吸热材料62和通道64的组合称作第一核芯热容器66。

【0042】从第一热容器66中第一核芯54顶部(相对较冷表面)泄漏的热能由热节流阀68来传送，热节流阀68由导热且电气绝缘的材料组成，安装在第一核芯的相对较冷侧与第二核芯56的热侧之间。该传送的热能由第二核芯56利用，以便由穿过第一核芯54并由第一核芯54使用的热能生成额外的电能。还可以有绕开第一核芯，并送往第二核芯56的热侧的某些热能。

【0043】第二核芯56也在热学上封闭在由材料容纳的类似热障内，它包括第二吸热材料68，第二反射障材料70和第二隔热外壳72，对它们进行选择和标度筛分，以保持第一核芯热容器66的热稳态条件。以类似方式，穿过第二核芯56较冷表面的热能由第二热节流阀74传送给第三核芯57，第三核芯57以同样的方式由第三吸热材料76，第三反射障材料78和第三隔热外壳80来隔离。三个叠层的核芯布置成使得由第一核芯54，第二核芯56和第三核芯57利用的热能，通过散热装置82并通过第三核芯57的冷侧引出，该散热装置82最好是处于周边环境温度，由此保持通过所有这三个叠层核芯54、56、57的均匀一致的热流。由于各个核芯中产生的热电转换是使用初始热能的一部分，叠层的隔热核芯的热电效率在40％到80％的范围内，它取决于热差和热障材料的保温性能。在优选的操作条件下，从第一核芯热容器66到散热装置82的外表面的温度差大约在50℃到300℃，最好是70℃到80℃。

【0044】多个叠层核芯可以布置为能够高效利用所述输入热能的任意构造形式。尽管图6示出三层堆叠的核芯，本领域技术人员基于此处的揭示能够认识到，例如可以堆叠更多的核芯，并且可以将多个核芯置于由吸热材料，反射性热障材料和隔热外壳形成的各种热容器内。

【0045】图8示出了安装在热源顶部的图6的多层堆叠结构400。例如，如果热源是燃烧室，该组件作为便携式发电机来运行。该结构可以安装在炉顶上。当安装在具有很大热质量的热侧边上，该顶部叠层产生高效率的TE功率。

【0046】图7图示了用于在基板上制造一个或多个热电设备的替代方法。制备最好是1000μm厚的基板200，它具有至少一个抛光表面202。该基板是不导电的，并且最好是良好的热导体，例如硅。将诸如铝涂层的导电薄膜204敷贴在抛光表面上，并且以想要的图案进行掩模和蚀刻。该薄膜204能够用来形成后续沉积的热电材料之间的接合点。然后将低导热值(低k)非导电绝缘206敷贴在蚀刻导体204之上，并且例如通过光刻和蚀刻在其中形成第一导孔208，继之以第一热电发电材料210在这些第一导孔中沉积。合适的低k绝缘206的一个例子是绝缘聚合物与大约100-200层/毫米的分层布置中

的组合。第一热电发电材料210的一个例子是钨。

【0047】接下来对上表面进行掩模，类似的技术用来形成第二组导孔212，继之以第二热电发电材料214如镍铬合金在这些第二导孔212上沉积。然后敷贴合适的低k绝缘216，并且对它进行蚀刻以提供用于放置第二导电材料218的沟道，例如另一铝导体，用以连接第一和第二热电发电材料212、214的适当较冷端。然后将高导热值(高k)陶瓷盖220、222敷贴于该设备的顶部和底部。

【0048】图9是依据此处揭示的，由在大约120℃到190℃的温度差下操作运行的Bi₂Te₃组成的热电设备的电力输出简图。

【0049】图10示出的是如图6所示结构中与两个核芯叠层的某一核芯(近似500个设备/核芯)中多个热电发电机设备的电力输出简图。它在大约80℃到190℃的温度差下操作运行，第一和第二核芯中的每一个均产生大约200到800伏特(单位电压)。由于这些核芯叠层在小的热容器内，包含总共1000个热电发电设备的两个核芯输出的总电力大约从800到1700伏特。

【0050】此处描述的热电能量转换设备可以由任意热源来驱动，例如会聚的日光，化石燃料的燃烧，核反应堆生成的热，来自工业处理设备的废热，工厂或排气烟囱，机动车辆废气，地热或者通过系统无效的热损失来产生电的任何其他热源，例如引擎废气，热交换机，等等。

【0051】优选地，热源的温度高于周边环境温度。然而，此处描述的热电发电机的基本要求在于存在温度差。因此，温度差可以由温度低于周边环境的源来提供。作为一个例子，热电发电机可以通过作为周边环境的热侧和作为制冷区域的冷侧来操作运行，例如用于食物保存的制冷机或冷冻机，或冷流，或者由暖和的周边环境所围绕的水床。

【0052】此处描述的热电发电机组可以用来以混合模式产生电力，通过在孤立模式中使用各种存储的热能产生燃料，例如甲烷、丙烷、丁烷、地热或氢燃料等，或者扩大其他热能系统，例如太阳能热、地热能或核能产生的热能。多个发电机也可以复用成大型阵列，以便产生数千瓦特，兆瓦特，甚至吉瓦特的电能。

【0053】这些发电机可以用于固定发电系统或组装为便携式和/或桌面设备以产生用于住宅或小型商业应用的电力供应。本发明还可以应用于移动仪器设备，例如由军事人员执行任务在无人远程区用电，用于太空勘探应用，以及用在民用和个人机动车上。

Claims (5)

1.一种热电发电系统，包括装配起来以形成发电单元的多个热电设备，以及由其间的传热设备连接并且布置于一个或多个热容器单元内的多个发电单元，所述热容器单元构建成在其一端从高温源接受热能，将该热能传送到一个或多个热容器单元的相对端，所述相对端处于较低温度下，从而在第一端和第二端之间产生温度差，热能被输送给热容器单元内封入的热电设备，

该热电设备包括，布置于非导电基板上并且贯穿于非导电基板延伸以形成发电单元的数个分离的热电元件，这些发电单元位于热容器单元内，从而沿着温度梯度，各热电元件的第一端就处于相对较高的温度下，而各热电元件的第二端处于相对较低的温度下，所述第二端连接到其构造是用来收集热电元件由于所述温度差而产生的电能的电缆导管，

来自所述多个热电设备的电输出连接成级联或并联构造，或者连接成热电发电单元内的级联和并联构造，

热限制结构包含布置作为绝热外壳的多层吸热材料和热反射材料，优选地用来在热限制结构中以上升次序将热能输送给堆叠的多个热电发电单元。

2.根据权利要求1的热电发电系统，其中该热电元件包括贯穿非导电基板延伸的多对儿相异材料，各自的第一端结合到一起以形成结点，其第二端与该结点间隔开，所述结点位于比第二端更靠近升高温度源的位置。

3.根据权利要求2的热电发电系统，其中热电元件的相异材料包括适用于形成热电偶的多对儿材料。

4.根据权利要求3的热电发电系统，其中成对儿的材料从铜镍合金:铬镍合金，铬镍合金∶铜，铁∶铜镍合金，铜∶铜镍合金，铬镍合金∶镍铝合金当中选取。

5.根据权利要求3的热电发电系统，其中热电元件从由Bi₂Te₃(BiSb)₂Te₃，Zn₄Sb₃，CeFe₄Sb₁₂，PbTe，SnTe，SiGe，Bi₂Te₃，Sb₂Te₃，方钴矿以及Te/Ag/Ge/Sb合金中选取。

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