CN111092145A - 一种温差发电件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种温差发电件，包括柔性绝缘基底和至少两个分别设于柔性绝缘基底一侧并依次串联的柔性热电臂，所述柔性热电臂包括：柔性绝缘基层，立设于柔性绝缘基底的一侧；P型薄膜，附着于柔性绝缘基层的一侧；N型薄膜，附着于柔性绝缘基层的另一侧；第一导电层，设于柔性绝缘基层远离柔性绝缘基底的一端并分别与P型薄膜和N型薄膜相连，用于电连接P型薄膜和N型薄膜。上述温差发电件的冷端具备良好的换热功能，从而可以更充分地利用温差，获得更大的输出电压。
Description
技术领域
本发明涉及温差发电技术，具体涉及一种温差发电件及其制备方法。
背景技术
随着电子设备与物联网技术的快速发展，柔性电子设备由于在一定形变范围内仍可以工作，大大拓展了电子设备的应用场景。其中，智能穿戴设备可以对体温、脉搏、血压等人体生理参数进行采集监测、信号传输与数据分析，对其供电能源系统提出了较高的要求。目前，智能穿戴设备主要采用锂电池或锂离子电池供电，但该类电池储存的能量有限，难以满足集成化智能穿戴设备的长时间续航需求，而更换电池或对电池频繁充电会限制智能穿戴设备的移动应用。为解决上述续航问题，有的智能穿戴设备中用温差发电器供电。温差发电器基于热电材料的塞贝克效应，可以利用人体与周围环境的温差实现智能穿戴设备的自供能。
传统的温差发电器外侧覆盖刚性绝缘陶瓷板，穿戴在人体时，陶瓷板与皮肤的间隙会增大热阻，降低温差发电器的输出性能。而柔性温差发电器可以贴合曲率半径不同的表面，满足紧密接触保障热传导的建立，并能减小人体运动或外部振动对温差发电器的冲击破坏，还能提高使用者的舒适性。但是目前，柔性温差发电器件受限于材料的性能，主要采用传统刚性的无机热电材料结合柔性电极与柔性基板组成，这种类型的柔性温差发电器由于采用了刚柔结合，在结合的部位很容易产生疲劳损伤，严重影响器件的使用寿命，而且由于并非完全柔性，大大降低了可实际应用的范围。采用柔性热电材料制作全柔性温差发电器可以有效解决这些问题。因此，该领域急需寻找开发一种具备完全柔性的温差发电器件。
另一方面，采用无机热电块状材料结合柔性电极与柔性基板组成柔性器件，由于颗粒形状的热电臂横截面积大、冷热端的距离短，这会使得热电臂两端的温度差低于冷热端的温度差，降低了单对热电器件获得的电压。有的柔性温差发电器将冷热端均设置为平面，面间采用空气或者其他具有低导热系数的材料进行填充，以此方式来建立最大程度的温差。但这种平面结构的最大热交换面积即为平面面积，限制了冷端与空气进行热交换的效率，最终限制器件的输出功率。虽然有报道采取在冷端外接换热片的方式来提高换热系数，但这种设计增大了器件制备的复杂程度。因此，该领域需要对热电器件的结构进行进一步的设计与优化，以保障高效建立温差、提高器件的输出功率以及优化器件的集成密度。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是适用广且具有更大输出功率的温差发热件，并提供了上述温差发热件的制备方法。
根据第一方面，一种实施例中提供一种温差发电件，包括柔性绝缘基底和至少两个分别设于柔性绝缘基底一侧并依次串联的柔性热电臂，所述柔性热电臂包括：
柔性绝缘基层，立设于柔性绝缘基底的一侧；
P型薄膜，附着于柔性绝缘基层的一侧；
N型薄膜，附着于柔性绝缘基层的另一侧；
第一导电层，设于柔性绝缘基层远离柔性绝缘基底的一端并分别与P型薄膜和N型薄膜相连，用于电连接P型薄膜和N型薄膜。
根据第二方面，一种实施例中提供一种温差发电件的制备方法，包括步骤：
选取第一方向，沿第一方向于柔性绝缘基底上形成至少两组依次串联的热电薄膜组，该热电薄膜组包括沿第一方向依次设置的P型薄膜、第一导电层和N型薄膜，P型薄膜和N型薄膜通过第一导电层电连接且沿第一方向长度相同；
沿第一方向对柔性绝缘基底进行剪切，得到至少一条的温差发电半成品，该温差发电半成品上的同一热电薄膜组内的P型薄膜、第一导电层和N薄膜沿垂直于剪切方向的长度相同；
沿第一导电层朝远离柔性绝缘基底凸起的方向对温差发电半成品上每组的热电薄膜组分别进行对半折叠，并将位于同一热电薄膜组内的P型薄膜和N型薄膜之间的两层柔性绝缘基底进行粘接，形成至少两个的柔性热电臂，得到温差发电件。
依据上述温差件以及温差件的制备方法，具有如下的有益效果：
(1)温差发电件具有叶片状的柔性热电臂，可以确保温差发电件的两端具有较大的温差，其原理是：将现有技术的平面排布的器件实现了垂直化分布，柔性热电臂上P型薄膜和N型薄膜靠近第一导电层的表面均可以用来散热，相比现有技术增大了热交换面积，从而增大了换热系数，进而可获得更大的输出功率。
(2)柔性热电臂自身实现了冷端被动散热的功能，省去了在冷端上安装专用散热结构材料及其繁杂工艺。通过简单的剪切、折叠等制备，全部工艺采取低温操作、对设备要求极为简单，极大程度降低制作成本。
(3)整个温差发电件的基底与热电臂全部采用柔性材料，极大程度地满足了用户使用中对柔性条件的要求，还可适应更多更为苛刻的柔性应用场景，前景更好。
附图说明
图1为一种实施例的温差发电件的结构示意图；
图2为一种实施例的制备温差发电件的流程图；
图3为一种实施例的温差发电半成品的纵向截面示意图；
图4为一种实施例的温差发电半成品的俯视图；
图5为一种实施例的制备集成的温差发电件的流程图；
图6位一种实施例的对温差发电件进行集成的流程图；
图7为一种实施例的集成的温差发电件的纵向截面示意图；
图8为一种实施例的集成的温差发电件的结构示意图；
图9为另一种实施例的集成的温差发电件的结构示意图；
图10为一种实施例的包含十个柔性热电臂的温差发电件于室温条件下，紧贴人体皮肤获得的输出性能曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
请参照图1，本实施例提供了一种温差发电件10，包括柔性绝缘基底100a和至少两个分别设于柔性绝缘基底100a一侧并依次串联的柔性热电臂200a。
柔性绝缘基底100a可以贴合曲率半径不同的表面，满足紧密接触保障热传导的建立，并能减小人体运动或外部振动对温差发电器的冲击破坏，并能提高使用者的舒适性。可采用聚酰亚胺胶带作为柔性绝缘基底100a。
柔性热电臂200a包括柔性绝缘基层100b、P型薄膜210a、N型薄膜210b和第一导电层220。柔性绝缘基层100b立设于柔性绝缘基底100a的一侧，下文将柔性绝缘基底100a设有柔性热电臂200a的一侧称为柔性绝缘基底100a的A侧，柔性绝缘基底100a的另一侧称为柔性绝缘基底100a的B侧。柔性绝缘基层100b可以是长方体结构，使柔性热电臂200a呈叶片状。该柔性绝缘基层100b与柔性绝缘基底100a可以垂直设置，也可以具有一定的夹角。
P型薄膜210a附着于柔性绝缘基层100b的一侧，N型薄膜210b附着于柔性绝缘基层100b的另一侧，可通过设置胶层将P型薄膜210a和N型薄膜210b分别粘接于柔性绝缘基层100b上，也可以选取本身两侧就具有粘性的材料作为柔性绝缘基层100b，例如，选择聚酰亚胺胶带作为柔性绝缘基层100b。
第一导电层220设于柔性绝缘基层100b远离柔性绝缘基底100a的一端并分别与P型薄膜210a和N型薄膜210b相连，用于电连接P型薄膜210a和N型薄膜210b。例如，第一导电层220可以包括柔性金属箔和导电胶，柔性金属箔分别覆盖P型薄膜210a和N型薄膜210b的边缘，且连接位置通过导电胶粘接确保电路连通。
上述结构的温差发电件10，首先，具有叶片状的柔性热电臂200a，可以确保温差发电件10的两端具有较大的温差，其原理是：将现有技术的平面排布的器件实现了垂直化分布，柔性热电臂200a上P型薄膜210a和N型薄膜210b靠近第一导电层220的表面均可以用来散热，相比现有技术增大了热交换面积，从而增大了换热系数，进而可获得更大的输出功率。其次，整个温差发电件10的基底与热电臂全部采用柔性材料，极大程度地满足了用户使用中对柔性条件的要求，还可适应更多更为苛刻的柔性应用场景，前景更好。
可以理解的是，该思路同样适用于温差发电与电制冷领域的非柔性及半柔性温差电器件。
一些实施例中，如图1所示，相邻柔性热电臂200a通过第二导电层110依次串联。第二导电层110铺设于柔性绝缘基底100a的A侧相邻柔性热电臂200a之间。第二导电层110可以包括柔性金属箔与导电胶，柔性金属箔分别覆盖P型薄膜210a和N型薄膜210b的边缘，且连接位置通过导电胶粘接确保电路连通。
通过设置了上述第二导电层110，可以保证柔性热电臂200a之间连接的可靠性。
本申请还提供了一种上述温差发电件10的制备方法，下面作具体说明。
如图2所示为本申请提供的制备温差发电件10的流程图，包括步骤：
步骤100，选取第一方向，沿第一方向于柔性绝缘基底100a上形成至少两组依次串联的热电薄膜组200b。
热电薄膜组200b包括第一方向依次设置的P型薄膜210a、第一导电层220和N型薄膜210b，P型薄膜210a和N型薄膜210b通过第一导电层220电连接且沿第一方向的长度相同。
具体可以包括步骤：
步骤110，沿第一方向于柔性绝缘基底100a上形成至少两组的热电薄膜组200b。
一些实施例中，可以用溅射法在柔性绝缘基底100a的A侧分别镀上的至少两个的P型薄膜210a和至少两个的N型薄膜210b，至少两个的P型薄膜210a和至少两个的N型薄膜210b交替间隔且平行设置，P型薄膜210a和N型薄膜210b两两成对，每对P型薄膜210a和N型薄膜210b沿第一方向的长度分别相同。接着，沿第一方向，采用导电材料依次覆盖于P型薄膜210a和N型薄膜210b之间的间隙，形成至少一个的第一导电层220。P型薄膜210a、第一导电层220和N型薄膜210b组成热电薄膜组200b，从而得到至少两组的热电薄膜组200b。
另一些实施例中，可以用成本更低，更为简便的办法形成至少两组的热电薄膜组200b。包括：将制备好的P型薄膜210a和N型薄膜210b附着于柔性绝缘基底100a上。附着的方式可以是在柔性绝缘基底100a的A侧设置胶层，也可以采用具有粘性的柔性绝缘基底100a，例如聚酰亚胺胶带。具体步骤包括：
步骤111，将沿第一方向长度相同的至少两个P型薄膜210a和至少两个N型薄膜210b沿第一方向交替间隔且平行地附着于柔性绝缘基底100a上。
P型薄膜210a和N型薄膜210b为预先准备好的热电薄膜，例如，如图3所示，第一方向自左及右，P型薄膜210a采用改性PEDOT:PSS自支撑薄膜，N型薄膜210b采用康铜薄膜。P型薄膜210a和N型薄膜210b两两成对，每对P型薄膜210a和N型薄膜210b沿第一方向的长度分别相同。
步骤112，沿第一方向，采用导电材料依次覆盖P型薄膜210a和N型薄膜210b之间的间隙，形成至少一个的第一导电层220，P型薄膜210a、第一导电层220和N型薄膜210b组成热电薄膜组200b，得到至少两组的热电薄膜组200b。
例如，如图3所示，采用柔性金属箔覆盖于P型薄膜210a和N型薄膜210b之间的间隙，形成第一导电层220。优选的，柔性金属箔可以分别覆盖同一热电薄膜组200b内P型薄膜210a和N型薄膜210b的边缘，且连接位置通过导电胶粘接确保电路连通。
步骤120，对至少两组的热电薄膜组200b依次进行串联，得到至少两组依次串联的热电薄膜组200b。
可以采用导电材料覆盖相邻热电薄膜组200b之间的间隙，形成用于电连接相邻热电薄膜组200b的第二导电层110，从而得到至少两组依次串联的热电薄膜组200b。
例如，如图3所示，采用柔性金属箔覆盖相邻热电薄膜组200b之间的间隙，柔性金属箔还可以分别覆盖不同热电薄膜组200b相对的P型薄膜210a和N型薄膜210b的边缘，且连接位置通过导电胶粘接确保电路连通。
上述步骤中，得到的依次串联的热电薄膜组200b的作用为后续制备柔性热电臂200a。
为了让后续制作的温差发电件10进行集成以及更易与被供电的负载连接，还可以包括步骤：
步骤130，于柔性绝缘基底100a上分别设置与靠近柔性绝缘基底100a两端的热电薄膜组200b电连接的电路引脚。
两个电路引脚用于与被供电的负载电连接。可以用柔性金属箔与导电胶将电路引脚与热电薄膜组200b电连接。
为了安全性以及让后续制作的温差发电件10进行集成，还可以包括步骤：
步骤140，对柔性绝缘基底100a的表面除电路引脚外做绝缘处理。
该绝缘处理可以采用绝缘漆喷涂柔性绝缘基底100a的表面的方式进行。
步骤200，沿第一方向对柔性绝缘基底100a进行剪切，得到至少一条的温差发电半成品20。
温差发电半成品20需满足：温差发电半成品20上的同一热电薄膜组200b内的P型薄膜210a、第一导电层220和N型薄膜210b沿垂直于剪切方向的长度相同。
例如如图4所示，虚线C1、C2、C3和C4分别为切割线，图中具有4条切割线，可以得到三条温差发电半成品20。
一些实施例中，如果同一热电薄膜组200b内P型薄膜210a和N型薄膜210b沿垂直于剪切方向的长度相同，也可以不进行剪切，直接得到温差发电半成品20。
步骤300，沿第一导电层220朝远离柔性绝缘基底100a凸起的方向对温差发电半成品20上每组的热电薄膜组200b分别进行对半折叠，并将位于同一热电薄膜内的P型薄膜210a和N型薄膜210b之间的两层柔性绝缘基底100a进行粘接，形成至少两个的柔性热电臂200a，得到温差发电件10。
图4与图1显示了温差发电半成品20与其对应折叠后的温差发电件10，图4中的虚线L1、L2和L3为一组热电薄膜组200b的折叠线，图中第一导电层220朝远离柔性绝缘基底100a凸起的方向朝向纸面外，在对半折叠热电薄膜组200b的过程中，每组热电薄膜组200b会产生对应的三条折叠线(中心的折叠线L2以及两侧的折叠线L1和L3)，与热电薄膜组200b粘接的柔性绝缘基底100a会被夹设于P型薄膜210a和N型薄膜210b之间，从而形成中间具有两层柔性绝缘基底100a的P型薄膜210a和N型薄膜210b的“背靠背”结构，将中间的两层柔性绝缘基底100a进行粘接，形成柔性绝缘基层100b，就构成了柔性热电臂200a。当采用双面聚酰亚胺胶带作为柔性绝缘基底100a时，在折叠的过程中，两层柔性绝缘基底100a可自动粘接。
上述制备方法得到的温差发电件10具有以下优点：
(1)温差发电件10具有叶片状的柔性热电臂200a，可以确保温差发电件10的两端具有较大的温差，其原理是：将现有技术的平面排布的器件实现了垂直化分布，柔性热电臂200a上P型薄膜210a和N型薄膜210b靠近第一导电层220的表面均可以用来散热，相比现有技术增大了热交换面积，从而增大了换热系数，进而可获得更大的输出电压和功率。
(2)柔性热电臂200a自身实现了冷端被动散热的功能，省去了在冷端安装专用散热结构材料及其繁杂工艺。通过简单的剪切、折叠等制备，全部工艺采取低温操作、对设备要求极为简单，极大程度降低制作成本。
(3)采用柔性金属箔作为第二导电层110对相邻柔性热电臂200a之间进行电路连接的同时，也增大了热端换热的面积，起到了被动换热的作用。
(4)整个温差发电件10的基底与热电臂全部采用柔性材料，极大程度地满足了用户使用中对柔性条件的要求，还可适应更多更为苛刻的柔性应用场景，前景更好。
一些实施例中，作为进一步优选的方案，可以对上述经过步骤130与步骤140后得到的温差发电件10进行集成，图5为制备集成的温差发电件的流程图，包括步骤400，对温差发电件进行集成。对温差发电件进行集成的具体流程图如图6所示，具体包括：
步骤410，对温差发电件10与第一方向平行的侧面进行绝缘处理。
温差发电件10中与第一方向平行的侧面，也是温差发电半成品20的切割面，故在制备温差发电件10半成本时，就对切割面进行绝缘处理，从而省略步骤410。绝缘处理的方式可以是涂抹绝缘漆。
步骤420，将至少两个的温差发电件10沿第二方向依次并排且贴合设置。其中，第二方向与第一方向垂直设置，由于温差发电件10除了电路引脚外，表面都做了绝缘处理，故即便温差发电件10贴合设置，也不会导通。
步骤430，通过电路引脚将至少两个的温差发电件10依次串联。
步骤440，对至少两个依次串联的温差发电件10进行封装，得到集成的温差发电件10。
封装的方式可以是：采用高导热绝缘材料300(例如有机硅导热灌封胶)分别铺设于两个依次串联的温差发电件10的柔性绝缘基底100a远离柔性热电臂200a的一侧以及第二导电层110上，使两个依次串联的温差发电件10的柔性绝缘基底100a分别包裹于高导热绝缘材料300内；
待高导热绝缘材料300固化后，采用低导热材料400(例如低导热有机多孔泡沫材料)铺设于高导热绝缘材料300远离第二导电层110的一侧，待低导热材料400固化后，完成对至少两个依次串联的温差发电件10的封装，封装后的多个温差发电件的纵向截面示意图如图7所示。通过上述封装，可以实现至少两个温差发电件10集成的固定，同时，也可以对集成后的温差发电件10的冷热面隔热处理。
通过上述对温差发电件10的集成，可批量获得具有多个叶片结构的柔性热电臂200a的温差发电器件，可进一步提高发电功率。
在集成温差发电件10的过程中，可以通过调节柔性热电臂200a之间的距离，可以制作结构样式不同的集成的温差发电件10。下面结合示意图具体说明。
图8，显示了一种柔性热电臂200a之间距离较大的温差发电件10集成后的结构示意图。具体制备流程可以是：
准备柔性绝缘基底100a：选择0.1mm厚度的双面聚酰亚胺(耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃)为柔性绝缘基底100a，保留离型膜并让其紧密接触平整操作台面进行平铺(使得柔性绝缘基底100a的胶面朝上)。
选取PEDOT:PSS自支撑薄膜作为P型薄膜210a，康铜薄膜作为N型薄膜210b，预先准备好沿第一长度方向长度相同的P型薄膜210a和N型薄膜210b：将厚度为50um的PEDOT:PSS自支撑薄膜和厚度为5um的康铜薄膜切割成宽1.5cm、长20cm的带状结构。
选取第一方向，沿第一方向于柔性绝缘基底100a上形成至少两组依次串联的热电薄膜组200b：如图3与4所示，第一方向为从左及右，将宽度相同的PEDOT:PSS带与康铜带平行且并列平铺在柔性绝缘基底100a上，每两个PEDOT:PSS带与相邻的康铜带配成一对，一对PEDOT:PSS带与康铜带之间的间隔为2mm；然后在间隔位置利用厚度为5um、宽4mm的柔性金属箔作为第一导电层220进行覆盖，PEDOT:PSS带和康铜带的边缘均被柔性金属箔覆盖1mm，连接位置利用导电银胶粘接以确保电路连通，从而得到至少两组的热电薄膜组200b。
本例相邻热电薄膜组200b之间的间隔设置为5mm。利用厚度为5um、宽9mm的柔性金属箔配合导电银胶作为第二导电层110对相邻热电薄膜组200b进行电连接，柔性金属箔分别覆盖两侧的PEDOT:PSS带与康铜带各2mm，从而得到依次串联的热电薄膜组200b。
以上述方式进行重复8次，并在靠近柔性绝缘基底100a两端的热电薄膜组200b采用柔性金属箔与导电银胶引出电路引脚供后续连接。除开电路引脚的位置，其余表面涂一层约1um厚的绝缘防护漆。
沿着图4所示切割线，将上述柔性绝缘基底100a切开成沿第二方向长度为5mm的温差发电半成品20，并在切割面涂一层绝缘漆；待绝缘漆完全干燥后，去除柔性绝缘基底100a的离型膜，沿折叠线所示位置对温差发电半成品20进行折叠，使得P型、N型薄膜形成“背靠背”，形成叶片结构；原平面内的薄膜通过上述切割、折叠处理后即变为面内-垂直型叶片结构。最终形成图1所示的温差发电件10。
如图8所示，制备得到4个上述温差发电件10，将4个温差发电件10进行排布并进行电路串联，然后将柔性绝缘基底100a用有机硅导热灌封胶(SINWE905有机硅加成型高导热绝缘灌封胶)作为高导热绝缘材料300进行封装固定，固化后再采用低导热有机多孔泡沫材料作为低导热材料400进行封装，实现柔性绝缘基底100a的冷热面隔热处理，最终得到如图8所示的集成器件。
图9显示了一种柔性热电臂200a之间距离较小的温差发电件10集成后的结构示意图。具体制备流程可以是：
准备柔性绝缘基底100a：选择0.1mm厚度的双面聚酰亚胺(耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃)作为柔性绝缘基底100a，保留离型膜并让其紧密接触平整操作台面进行平铺(使得柔性绝缘基底100a的胶面朝上)。
选取PEDOT:PSS自支撑薄膜作为P型薄膜210a，康铜薄膜作为N型薄膜210b，预先准备好沿第一长度方向长度相同的P型薄膜210a和N型薄膜210b：将厚度为50um的PEDOT:PSS自支撑薄膜和厚度为5um的康铜薄膜切割成宽1.5cm、长20cm的带状结构。
选取第一方向，沿第一方向于柔性绝缘基底100a上形成至少两组依次串联的热电薄膜组200b：如图3与图4所示，第一方向为从左及右，将宽度相同的PEDOT:PSS带与康铜带平行且并列平铺在柔性绝缘基底100a上，每两个PEDOT:PSS带与相邻的康铜带配成一对，一对PEDOT:PSS带与康铜带之间的间隔为2mm；然后在间隔位置利用厚度为5um、宽4mm的柔性金属箔作为第一导电层220进行覆盖。PEDOT:PSS带和康铜带的边缘均被柔性金属箔覆盖1mm，连接位置利用导电银胶粘接以确保电路连通，从而得到至少两组的热电薄膜组200b。
本例相邻热电薄膜组200b之间的间隔设置为0.5mm。利用厚度为5um、宽3mm的柔性金属箔配合导电银胶作为第二导电层110对相邻热电薄膜组200b进行电连接，柔性金属箔分别覆盖两侧的PEDOT:PSS带与康铜带的边缘各2mm，从而得到依次串联的热电薄膜组200b。
以上述方式进行重复10次，并在靠近柔性绝缘基底100a两端的热电薄膜组200b采用柔性金属箔与导电银胶引出电路引脚供后续连接。除开电路引脚的位置，其余表面涂一层约1um厚的绝缘防护漆。
沿着图4所示切割线，将上述柔性绝缘基底100a切开成沿第二方向长度为5mm的温差发电半成品20，并在切割面涂一层绝缘漆；待绝缘漆完全干燥后，去除柔性绝缘基底100a的离型膜，沿折叠线所示位置对温差发电半成品20进行折叠，使得P型、N型薄膜“背靠背”，形成叶片结构，由于具有10个热电薄膜，故在温差发电件10上形成了一个包含10个叶片的叶片簇。而原平面内的热电薄膜组200b通过上述切割、折叠处理后即变为面内-垂直型叶片结构。
如图9所示，制备得到16个包括上述叶片簇的温差发电件10，将16个温差发电件10按一定顺序排布并进行电路串联，然后将柔性绝缘基底100a用有机硅导热灌封胶(SINWE905有机硅加成型高导热绝缘灌封胶)作为高导热绝缘材料300进行封装固定，固化后再采用低导热有机多孔泡沫材料作为低导热材料400进行封装，实现柔性绝缘基底100a的冷热面隔热处理。最终得到如图9所示的集成器件。上述采用的有机硅高导热灌封胶在固化后具有高柔软性的优点，可长期在-60-200℃范围内保持橡胶弹性。而高的导热系数将减小热源与器件之间热阻。
图10显示了在室温条件下，将包含十个柔性热电臂的温差发电件，紧贴人体皮肤获得的输出性能曲线图，由该图可见，本申请的温差发电件具有优秀的输出性能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (10)
1.一种温差发电件，包括柔性绝缘基底和至少两个分别设于柔性绝缘基底一侧并依次串联的柔性热电臂，其特征在于，所述柔性热电臂包括：
柔性绝缘基层，立设于柔性绝缘基底的一侧；
P型薄膜，附着于柔性绝缘基层的一侧；
N型薄膜，附着于柔性绝缘基层的另一侧；
第一导电层，设于柔性绝缘基层远离柔性绝缘基底的一端并分别与P型薄膜和N型薄膜相连，用于电连接P型薄膜和N型薄膜。
2.一种温差发电件的制备方法，其特征在于包括步骤：
选取第一方向，沿第一方向于柔性绝缘基底上形成至少两组依次串联的热电薄膜组，该热电薄膜组包括沿第一方向依次设置的P型薄膜、第一导电层和N型薄膜，P型薄膜和N型薄膜通过第一导电层电连接且沿第一方向长度相同；
沿第一方向对柔性绝缘基底进行剪切，得到至少一条的温差发电半成品，该温差发电半成品上的同一热电薄膜组内的P型薄膜、第一导电层和N薄膜沿垂直于剪切方向的长度相同；
沿第一导电层朝远离柔性绝缘基底凸起的方向对温差发电半成品上每组的热电薄膜组分别进行对半折叠，并将位于同一热电薄膜组内的P型薄膜和N型薄膜之间的两层柔性绝缘基底进行粘接，形成至少两个的柔性热电臂，得到温差发电件。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述柔性绝缘基底的两个侧面分别具有粘性。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述沿第一方向于柔性绝缘基底上形成至少两组依次串联的热电薄膜组，包括步骤：
沿第一方向于柔性绝缘基底上形成至少两组的热电薄膜组；
对至少两组的热电薄膜组依次进行串联，得到至少两组依次串联的热电薄膜组。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述沿第一方向于柔性绝缘基底上形成至少两组的热电薄膜组，包括步骤：
将沿第一方向长度相同的至少两个P型薄膜和至少两个N型薄膜沿第一方向交替间隔且平行地附着于柔性绝缘基底上；
沿第一方向，采用导电材料依次覆盖P型薄膜和N型薄膜之间的间隙，形成至少一个的第一导电层，P型薄膜、第一导电层和N型薄膜组成热电薄膜组，得到至少两组的热电薄膜组。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述对至少两组的热电薄膜组依次进行串联，得到至少两组依次串联的热电薄膜组，包括步骤：
采用导电材料覆盖相邻热电薄膜组之间的间隙，形成用于电连接相邻热电薄膜组的第二导电层，得到至少两组依次串联的热电薄膜组。
7.如权利要求4或6所述的制备方法，其特征在于，所述得到至少两组依次串联的热电薄膜组后，还包括步骤：
于柔性绝缘基底上分别设置与靠近柔性绝缘基底两端的热电薄膜组电连接的电路引脚。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述于柔性绝缘基底上分别设置与靠近柔性绝缘基底两端的热电薄膜组电连接的电路引脚后，还包括步骤：
对柔性绝缘基底的表面除电路引脚外做绝缘处理。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述得到温差发电件后，还包括步骤：
对温差发电件与第一方向平行的侧面进行绝缘处理；
将至少两个的温差发电件沿第二方向依次并排且贴合设置，第一方向与第二方向垂直设置；
通过电路引脚将至少两个的温差发电件依次串联；
对至少两个依次串联的温差发电件进行封装，得到集成的温差发电件。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述对至少两个依次串联的温差发电件进行封装，包括步骤：
采用高导热绝缘材料分别铺设于两个依次串联的温差发电件的柔性绝缘基底远离柔性热电臂的一侧以及第二导电层上，使两个依次串联的温差发电件的柔性绝缘基底分别包裹于高导热绝缘材料内；
待高导热绝缘材料固化后，采用低导热材料铺设于高导热绝缘材料远离第二导电层的一侧，待低导热材料固化后，完成对至少两个依次串联的温差发电件的封装。
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