CN218735828U - 一种空腔热伏发电芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及热伏发电技术领域，更具体而言，涉及一种空腔热伏发电芯片。包括N型半导体粒子、P型半导体粒子、上绝缘导热基板和下绝缘导热基板，上、下绝缘导热基板的内侧面上设置有对应的蚀刻电路，上、下绝缘导热基板的蚀刻电路上均间断设置有金属导流片，N型半导体粒子和P型半导体粒子沿蚀刻电路交替设置，相邻N型半导体粒子和P型半导体粒子的一端固定设置在同一金属导流片，相邻N型半导体粒子和P型半导体粒子的另一端分别固定设置在另外两个金属导流片上，N型半导体粒子和P型半导体粒子内开设有空腔部分。本装置使用体积更少的材料，解决了材料成本高、功率低、热电转换效率低等问题。本实用新型主要应用于空腔热伏发电芯片方面。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体温差与热伏发电技术领域，更具体而言，涉及一种空腔热伏发电芯片。
背景技术
半导体温差发电技术，也称热伏发电技术，因其结构简单、可移动、安全可靠、绿色环保等优点在余热利用和地热发电领域越来越受关注。半导体温差发电或者制冷技术的核心是具有特殊结构的半导体芯片，主要利用金属导流片将P型和N型半导体材料制成单个PN结，并由多个PN结串联组成，表面用陶瓷等电绝缘隔热材料封装起来。目前在现有技术中,温差发电芯片中的P型半导体和N型半导体使用实心的立方体或者圆柱状，如申请号为201420446171.2的中国专利公开了一种半导体温差感应发电芯片，仅仅对P型和N型半导体粒子的排列方式进行了优化，但这种温差发电芯片存在内阻高、耗材多等问题，导致现有传统的实心PN结组成的温差发电芯片输出功率相对较低，还存在半导体材料成本高、热电转换效率低，令其实际应用受到限制。因此，架构设计、几何结构和其它优化方法一直是改善温差发电效率的重点。
实用新型内容
为克服上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种空腔热伏发电芯片。通过使用体积更少的半导体材料获得基本相同或者更高的输出功率，解决目前半导体发电芯片材料成本高、功率低、热电转换效率低等问题。
为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案为：
一种空腔热伏发电芯片，包括N型半导体粒子、P型半导体粒子、上绝缘导热基板和下绝缘导热基板，所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板的内侧面上设置有对应的蚀刻电路，所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板的蚀刻电路上均间断设置有金属导流片，所述N型半导体粒子和P型半导体粒子沿蚀刻电路交替设置，相邻N型半导体粒子和P型半导体粒子的一端固定设置在同一金属导流片上，相邻N型半导体粒子和P型半导体粒子的另一端分别固定设置在另外两个金属导流片上，所述N型半导体粒子和P型半导体粒子内开设有空腔部分。
所述空腔部分内填充有绝热材料。
所述空腔部分内填充有高导金属材料。
所述空腔部分的长度、宽度和高度均小于N型半导体粒子和P型半导体粒子的长度、宽度和高度。
所述空腔部分为闭合腔体，空腔部分悬浮设置于N型半导体粒子和P型半导体粒子，其侧壁与N型半导体粒子和P型半导体粒子侧壁没有接触。
所述空腔部分为向下开口式，空腔部分的底部与N型半导体粒子和P型半导体粒子的底部重合设置。
所述空腔部分为上下贯通式，空腔部分的长度小于N型半导体粒子和P型半导体粒子的长度，空腔部分的宽度和高度与N型半导体粒子和P型半导体粒子的宽度和高度相同。
所述空腔部分、N型半导体粒子和P型半导体粒子均呈片状分布。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：
通过将P型半导体和N型半导体进行空腔复合的结构改造，可以减少P型半导体和N型半导体材料的使用体积，从而减少热伏发电芯片的半导体材料成本；空腔复合的结构有效降低热伏发电芯片的内阻，从而降低内耗功率；空腔复合结构的热伏发电芯片可以有效提高半导体发电芯片的发电功率和单位体积半导体的发电功率。本装置在使用体积更少的半导体材料的情况下获得基本相同或者更高的输出功率，解决目前半导体发电芯片材料成本高、功率低、热电转换效率低等问题。
附图说明
图1为本实用新型内部构造示意图；
图2为本实用新型空腔设置示意图A；
图3为本实用新型空腔设置示意图B；
图4为本实用新型空腔设置示意图C；
图5为本实用新型空腔设置示意图D；
图中：1为金属导流片、2为N型半导体粒子、3为P型半导体粒子、4为空腔部分、5为上绝缘导热基板、6为下绝缘导热基板。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于此描述的方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，一种空腔热伏发电芯片，包括N型半导体粒子2、P型半导体粒子3、上绝缘导热基板5和下绝缘导热基板6，上绝缘导热基板5和下绝缘导热基板6的内侧面上设置有对应的蚀刻电路，上绝缘导热基板5和下绝缘导热基板6的蚀刻电路上均间断设置有金属导流片1，N型半导体粒子2和P型半导体粒子3沿蚀刻电路交替设置，相邻N型半导体粒子2和P型半导体粒子3的一端固定设置在同一金属导流片1上，相邻N型半导体粒子2和P型半导体粒子3的另一端分别固定设置在另外两个金属导流片1上，N型半导体粒子2和P型半导体粒子3内开设有空腔部分4。每个金属导流片1上都连接有一个空腔复合结构的N型半导体粒子2和一个P型半导体粒子3，通过金属导流片1使所有的空腔复合结构的N型半导体粒子2与P型半导体粒子3分别首尾相连地串联在一起，形成空腔复合结构PN结的热伏发电芯片。
优选的，空腔部分4内填充有绝热材料，如保持真空、放置石棉等。
优选的，空腔部分4内填充有高导金属材料，如铜、银等。
优选的，空腔部分4的长度、宽度和高度均小于N型半导体粒子2和P型半导体粒子3的长度、宽度和高度。
优选的，如图2所示，空腔部分4为闭合腔体，空腔部分4悬浮设置于N型半导体粒子2和P型半导体粒子3，其侧壁与N型半导体粒子2和P型半导体粒子3侧壁没有接触，空腔部分4的设置数量可以是一个或多个。
优选的，如图3所示，空腔部分4为向下开口式，空腔部分4的底部与N型半导体粒子2和P型半导体粒子3的底部重合设置，空腔部分4的设置数量可以是一个或多个。
优选的，如图4、图5所示，空腔部分4为上下贯通式，空腔部分4的长度小于N型半导体粒子2和P型半导体粒子3的长度，空腔部分4的宽度和高度与N型半导体粒子2和P型半导体粒子3的宽度和高度相同。
优选的，空腔部分4、N型半导体粒子2和P型半导体粒子3均呈片状分布，其中，空腔部分4的设置数量可以是一个或多个。
空腔部分4的体积可进行调整，N型半导体粒子2和P型半导体粒子3外形结构为圆柱体或长方体，空腔部分4的外形结构为圆柱体或长方体。上绝缘导热基板5和下绝缘导热基板6采用陶瓷材料或其他导热系数高、强度合适的非金属材料制备。
上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种空腔热伏发电芯片，其特征在于：包括N型半导体粒子(2)、P型半导体粒子(3)、上绝缘导热基板(5)和下绝缘导热基板(6)，所述上绝缘导热基板(5)和下绝缘导热基板(6)的内侧面上设置有对应的蚀刻电路，所述上绝缘导热基板(5)和下绝缘导热基板(6)的蚀刻电路上均间断设置有金属导流片(1)，所述N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)沿蚀刻电路交替设置，相邻N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)的一端固定设置在同一金属导流片(1)上，相邻N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)的另一端分别固定设置在另外两个金属导流片(1)上，所述N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)内开设有空腔部分(4)。
2.根据权利要求1所述的一种空腔热伏发电芯片，其特征在于：所述空腔部分(4)内填充有绝热材料。
3.根据权利要求1所述的一种空腔热伏发电芯片，其特征在于：所述空腔部分(4)内填充有高导金属材料。
4.根据权利要求1所述的一种空腔热伏发电芯片，其特征在于：所述空腔部分(4)的长度、宽度和高度均小于N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)的长度、宽度和高度。
5.根据权利要求4所述的一种空腔热伏发电芯片，其特征在于：所述空腔部分(4)为闭合腔体，空腔部分(4)悬浮设置于N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)，其侧壁与N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)侧壁没有接触。
6.根据权利要求4所述的一种空腔热伏发电芯片，其特征在于：所述空腔部分(4)为向下开口式，空腔部分(4)的底部与N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)的底部重合设置。
7.根据权利要求1所述的一种空腔热伏发电芯片，其特征在于：所述空腔部分(4)为上下贯通式，空腔部分(4)的长度小于N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)的长度，空腔部分(4)的宽度和高度与N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)的宽度和高度相同。
8.根据权利要求7所述的一种空腔热伏发电芯片，其特征在于：所述空腔部分(4)、N型半导体粒子(2)和P型半导体粒子(3)均呈片状分布。
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