CN111430531B - 一种廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置 - Google Patents

一种廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，包括菲涅尔聚光模块、热电转换模块、散热模块和外接电路；所述菲涅尔聚光模块设置于热电转换模块上，热电转换模块下方连接有散热模块，外接电路连接于热电转换模块上；所述热电转换模块由热端导体、冷端导体、合金片和P型半导体片串联构成。本发明采用P型半导体‑合金组成的新型热电转换模块，并通过装置结构的设计，大幅度降低成本的同时，提高转换效率，提供一种廉价光热热电转换装置的解决方案，具有较大参考和应用价值。

Description

一种廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置
技术领域
本装置涉及热电材料及热电转换技术领域，具体涉及一种廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置。
背景技术
光电热电转换装置是一种将光能先转换为热能，再将热能转换为电能的装置。该装置为一种绿色、可循环、清洁能源转换器件。
现有的光电热电转换装置一般使用P型和N型半导体组成回路传导电子。该组合存在传导电子浪费的问题，最终导致转换效率不高。且造价偏高，不利用成本控制和推广。
除此以外，结构设计不够合理不能够最大限度的进行能量转换，转换效率有待提高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，以降低转换器件成本，且提高热电转换效率。
本发明提供的技术方案如下：
一种廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，
包括菲涅尔聚光模块、热电转换模块、散热模块和外接电路；
所述菲涅尔聚光模块设置于热电转换模块上，热电转换模块下方连接有散热模块，外接电路连接于热电转换模块上；
所述热电转换模块由热端导体、冷端导体、合金片和P型半导体片串联构成。
进一步，所述热电转换模块包括热端导体、冷端导体、合金片和P型半导体片，其中冷端导体设置于散热模块上，冷端导体连接到合金片，合金片连接到热端导体，热端导体连接于菲涅尔聚光模块下端，热端导体再通过P型半导体片连接到下一个冷端导体，形成“N”型回路。
进一步，所述热电转换模块由多个“N”型回路单元依次串联构成。
进一步，所述菲涅尔聚光模块由菲尼尔透镜和连接于其下端的石墨涂层组成。
进一步，所述热端导体包括包括Cu、Al、C和Ag。优选Cu。
进一步，所述冷端导体包括Cu、Al、C和Ag。优选Cu。
进一步，所述合金包括Cu-Mo合金和Cu-W合金。其中，Cu-Mo合金中Cu和Mo摩尔比为1:1；Cu-W合金中Cu和W的摩尔比为1:1。优选Cu-Mo合金，其中Cu和Mo摩尔比为1:1。
进一步，所述P型半导体片包括Bi2Te3、PbS、PbSe、PbTe。优选Bi2Te3。
进一步，所述合金片的高度等于P型半导体的高度。
进一步，所述散热模块为铝板，两侧面为鳍片式结构。
本发明的有益效果：
（1）利用菲涅尔聚光模块使光源汇聚让热端温度升高，从而更好地利用太阳能；
（2）采用片合金片和P型半导体串联的方式组成光电热电转换模块的单元结构，大幅度降低制造成本并提高能源利用效率；
（3）采用多个结构单元构建光电热电转换模块，进一步增加转换效率，增加输出电压；
（4）在冷端加装鳍片式铝板进行散热，进一步提高热端和冷端之间的温度差，提高转换效率；
（5）提供一种廉价光热热电转换装置的解决方案，具有较大参考和应用价值。
附图说明
图1为本发明实施例提供的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置的结构图；
附图标记：1-菲涅尔透镜、2-石墨涂层、31-热端导体、32-冷端导体、4-合金片、5-P型半导体片、6-铝制散热片、7-外接负载。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明，本发明的内容完全不限于此。
实施例
图1示出了本发明提供的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置的结构，包括菲涅尔聚光模块、热电转换模块、散热模块和外接电路。
所述菲涅尔聚光模块由菲涅尔透镜1和设置于其下端的石墨涂层2组成。
所述热电转换模块包括热端导体31、冷端导体32、合金片4和P型半导体片5，其中冷端导体32设置于散热模块上，冷端导体32连接到合金片4，合金片4连接到热端导体31，热端导体31连接于菲涅尔聚光模块中石墨涂层2下端，热端导体31再通过P型半导体片5连接到下一个冷端导体，形成“N”型回路。多个该“N”型回路单元依次串联构成热电转换模块。本实施例中采用4个“N”型回路单元串联。
所述热端导体包括Cu、Al、C和Ag。 优选Cu。本实施例选用Cu。
所述冷端导体包括Cu、Al、C和Ag。优选Cu。本实施例选用Cu。
所述合金包括所述合金包括Cu-Mo合金和Cu-W合金。其中，Cu-Mo合金中Cu与Mo的摩尔比为1:1；Cu-W合金中Cu和W的摩尔比为1:1。优选Cu-Mo合金，摩尔比为1:1。本实施例选用Cu-Mo合金，其中Cu与Mo的摩尔比为1:1。
所述P型半导体片包括Bi2Te3、PbS、PbSe、PbTe。优选Bi2Te3。本实施例选用Bi2Te3。
所述合金片的高度等于P型半导体片的高度。
所述散热模块为铝板，两侧面为鳍片式结构。增强散热效率。
本实施例提供的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，操作步骤如下：
1、将廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置放置于光源之下；
2、调节菲涅尔聚光板与石墨涂层之间的距离，使得汇聚的光斑刚好外接于石墨涂层，达到能源使用的最高效率；
3、链接外接负载；
4、查看负载运行情况。
经测试，本装置在正常光照条件下，输出电流可达0.007mA，输出功率可达11.2mW/cm 2 。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：
包括菲涅尔聚光模块、热电转换模块、散热模块和外接电路；
所述菲涅尔聚光模块设置于热电转换模块上，热电转换模块下方连接有散热模块，外接电路连接于热电转换模块上；
所述热电转换模块由热端导体、冷端导体、合金片和P型半导体片串联构成，所述合金选自Cu-Mo合金或Cu-W合金。
2.根据权利要求1所述的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：所述热电转换模块包括热端导体、冷端导体、合金片和P型半导体片，其中冷端导体设置于散热模块上，冷端导体连接到合金片，合金片连接到热端导体，热端导体连接于菲涅尔聚光模块下端，热端导体再通过P型半导体片连接到下一个冷端导体，形成“N”型回路。
3.根据权利要求2所述的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：所述热电转换模块由多个“N”型回路单元依次串联构成。
4.根据权利要求1所述的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：所述菲涅尔聚光模由菲涅尔透镜和连接于其下端的石墨涂层组成。
5.根据权利要求2或3所述的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：所述热端导体包括Cu、Al、C或Ag。
6.根据权利要求2或3所述的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：所述冷端导体包括Cu、Al、C或Ag。
7.根据权利要求2或3所述的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：所述P型半导体片包括Bi2Te3、PbS、PbSe或PbTe。
8.根据权利要求2或3所述的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：所述合金片的高度等于P型半导体的高度。
9.根据权利要求1所述的廉价高效能石墨涂层半导体合金光热热电转换装置，其特征在于：所述散热模块为铝板，两侧面为鳍片式结构。
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Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7807917B2 (en) * 2006-07-26 2010-10-05 Translucent, Inc. Thermoelectric and pyroelectric energy conversion devices
US8754321B2 (en) * 2009-11-30 2014-06-17 Purdue Research Foundation Laminated thin film metal-semiconductor multilayers for thermoelectrics
CN202059353U (zh) * 2011-03-16 2011-11-30 西安菲涅尔电子科技有限公司 高倍聚光太阳能光伏光热复合发电系统
DE102011052565B4 (de) * 2011-08-10 2019-04-18 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Thermoelektrisches Modul und Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Moduls
CN105529955A (zh) * 2015-01-26 2016-04-27 云南师范大学 一种菲涅尔聚光温差发电装置
CN108431973A (zh) * 2015-11-12 2018-08-21 株式会社村田制作所 热电转换元件
US11063198B2 (en) * 2016-04-05 2021-07-13 United States Of America As Represented By The Administrator Of Nasa Metallic junction thermoelectric generator
CN107946452B (zh) * 2017-11-08 2020-08-04 南方科技大学 一种高性能热电器件及其超快速制备方法

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