CN102544346A

CN102544346A - 一种碲化铋温差发电器件

Info

Publication number: CN102544346A
Application number: CN2010106047677A
Authority: CN
Inventors: 张丽丽; 任保国; 刘佳林
Original assignee: CETC 18 Research Institute
Current assignee: CETC 18 Research Institute
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种碲化铋温差发电器件，包括高度截面积比大于15并尺寸相同的碲化铋N、P型单体元件构成多个单排N-P-N-P-N-P-和多个单排P-N-P-N-P-N-相邻排列构成的整体；相临N型和P型单体元件之间粘贴有双面胶带；相临的N型单体元件和P型单体元件两端面交错钎接有电连接片。本发明采用高度截面积比大于15的N型和P型单体元件及多个单排N-P-N-P-N-P-交错排列构成整体，可用于150℃-200℃的高温大范围温度条件下发电；本发明P-N元件之间采用高温薄膜聚酰亚胺双面胶带进行绝缘，确保元件之间紧密结合，减小了器件体积；采用高温钎接材料，确保器件热端能够在200℃的温度条件下长期工作。

Description

一种碲化铋温差发电器件

技术领域

本发明属于温差电技术领域，特别是涉及一种碲化铋温差发电器件。

背景技术

碲化铋基温差电材料自上世纪50年代被发现以来一直是-50℃至300℃温度范围内性能最好的热电转换材料。用该材料研制的温差电器件既可在一定热输入的条件下进行发电，也可在通过一定电流的条件下进行致冷。

目前，碲化铋温差发电器件所使用的温差电元件高度截面积之比比较小，元件之间的间隙较大，器件体积较大，耐受温度和温度范围较小，一般为80℃-100℃，不适合在150℃-200℃的高温大范围温度条件下发电。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种碲化铋温差发电器件，该器件具有体积小、耐受温度和温度范围较大，可用于150℃-200℃的高温大范围温度条件下发电等特点。

本发明碲化铋温差发电器件采用如下技术方案：

一种碲化铋温差发电器件，包括尺寸相同的碲化铋N型单体元件和碲化铋P型单体元件，其特征在于：所述N型单体元件和P型单体元件均为高度截面积比大于15的长方体，多个N型单体元件和P型单体元件排列构成单排N-P-N-P-N-P-和单排P-N-P-N-P-N-，多个单排N-P-N-P-N-P-和多个单排P-N-P-N-P-N-相邻排列构成一个整体；相临的N型单体元件和P型单体元件之间粘贴有双面胶带；相临的N型单体元件和P型单体元件两端面交错钎接有电连接片。

而且，所述N型单体元件和P型单体元件的两端面为正方形。

而且，所述双面胶带为厚度小于0.4mm的聚酰亚胺双面薄膜胶带。

而且，所述电连接片为铝板、镀镍覆铜板或金箔。

而且，所述N型单体元件和P型单体元件的端面边长为0.6mm-1.0mm，高度为15mm-25mm。

本发明具有的优点和积极效果：

1、本发明采用N型单体元件和P型单体元件均为高度截面积比大于15的长方体构成的多个单排N-P-N-P-N-P-和多个单排P-N-P-N-P-N-相邻排列构成一个整体，有效提高了耐受温度和温度范围，可用于150℃-200℃的高温大范围温度条件下发电。

2、本发明P-N元件之间采用高温薄膜聚酰亚胺双面胶带进行绝缘，胶带厚度不超过0.4mm，确保元件之间紧密结合，减小了器件体积。

3、本发明采用高温钎接材料，确保器件热端能够在200℃的温度条件下长期工作。

附图说明

图1是本发明碲化铋温差发电器件仰视示意图；

图2是图1的主视示意图；

图3是图2的俯视示意图；

图4是本发明碲化铋温差发电器件魔方。

其中，1-电连接片，2-聚酰亚胺双面薄膜胶带，3-碲化铋N型单体元件，4-碲化铋P型单体元件。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种碲化铋温差发电器件，包括尺寸相同的碲化铋N型单体元件3和碲化铋P型单体元件4，所述N型单体元件和P型单体元件均为高度截面积比大于15两端面为正方形的长方体，多个N型单体元件和P型单体元件排列构成单排N-P-N-P-N-P-和单排P-N-P-N-P-N-，多个单排N-P-N-P-N-P-和多个单排P-N-P-N-P-N-相邻排列构成一个整体；相临的N型单体元件和P型单体元件之间粘贴有厚度小于0.4mm的聚酰亚胺双面薄膜胶带2；相临的N型单体元件和P型单体元件两端面交错钎接有铝板、镀镍覆铜板或金箔制成的电连接片1。所述N型单体元件和P型单体元件的端面边长为0.6mm-1.0mm，高度为15mm-25mm。

实施例：参照附图1-图4。

以由32对尺寸为0.8mm×0.8mm×20mmP-N碲化铋N型和P型单体元件构成的碲化铋微型温差发电器件为例，描述本发明碲化铋温差发电器件的制作过程。

(1)取热压N、P碲化铋材料各一块，要求材料垂直于热压压力的表面的边长满足元件的高度尺寸要求；

(2)使用内圆切片机分别将P、N型材料切割成0.8mm×20mm的薄片。

(3)用厚度0.4mm的聚酰亚胺双面薄膜胶带将切好的碲化铋N型薄片和碲化铋P型薄片按照图2所示N-P-N-P-N-P-相互间隔的方式黏贴在一起，并确保片与片之间整齐对正。

(4)用内圆切片机分别将由P、N型材料黏贴而成的多片材料切割成厚度0.8mm的薄片。

(5)将切割好的元件条以N-P-N-P-N-P-相互间隔的方式黏贴在一起，构成图4所示的器件魔方，确保上下元件之间整齐对正。

(6)按照图1和图3所示的器件冷热端电连接片的排列图样，采用熔点为290℃的SbSn基钎料进行冷热端铝制电连接片焊接，完成本发明碲化铋温差发电器件的制作。

本发明碲化铋温差发电器件的工作原理为：在碲化铋温差发电器件的热端输入的热功率，器件自然建立起温差，然后器件利用碲化铋材料自身的塞贝克效应将输入的热能直接转换为电能，产生直流电压和直流电流。

Claims

1.一种碲化铋温差发电器件，包括尺寸相同的碲化铋N型单体元件和碲化铋P型单体元件，其特征在于：所述N型单体元件和P型单体元件均为高度截面积比大于15的长方体，多个N型单体元件和P型单体元件排列构成单排N-P-N-P-N-P-和单排P-N-P-N-P-N-，多个单排N-P-N-P-N-P-和多个单排P-N-P-N-P-N-相邻排列构成一个整体；相临的N型单体元件和P型单体元件之间粘贴有双面胶带；相临的N型单体元件和P型单体元件两端面交错钎接有电连接片。

2.根据权利要求1所述的碲化铋温差发电器件，其特征在于：所述N型单体元件和P型单体元件的两端面为正方形。

3.根据权利要求1所述的碲化铋温差发电器件，其特征在于：所述双面胶带为厚度小于0.4mm的聚酰亚胺双面薄膜胶带。

4.根据权利要求1所述的碲化铋温差发电器件，其特征在于：所述电连接片为铝板、镀镍覆铜板或金箔。

5.根据权利要求1或2所述的碲化铋温差发电器件，其特征在于：所述N型单体元件和P型单体元件的端面边长为0.6mm-1.0mm，高度为15mm-25mm。