RU199132U1 - Thermoelectric generator - Google Patents
Thermoelectric generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU199132U1 RU199132U1 RU2020113529U RU2020113529U RU199132U1 RU 199132 U1 RU199132 U1 RU 199132U1 RU 2020113529 U RU2020113529 U RU 2020113529U RU 2020113529 U RU2020113529 U RU 2020113529U RU 199132 U1 RU199132 U1 RU 199132U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- samarium
- layer
- concentration
- sulfide
- polycrystalline
- Prior art date
Links
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- KKZKWPQFAZAUSB-UHFFFAOYSA-N samarium(iii) sulfide Chemical compound [S-2].[S-2].[S-2].[Sm+3].[Sm+3] KKZKWPQFAZAUSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- 238000004630 atomic force microscopy Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006093 Sitall Substances 0.000 description 1
- KASDAGLLEDDKAA-UHFFFAOYSA-N [S--].[Sm++] Chemical compound [S--].[Sm++] KASDAGLLEDDKAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 230000000699 topical effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N15/00—Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области термовольтаического преобразования тепловой энергии с использованием полупроводниковых пленочных структур. Термоэлектрический генератор содержит поликристаллический слой полупроводникового материала на основе сульфида самария, с монотонно изменяющимся содержанием самария в направлении, перпендикулярном поверхности слоя и токовые контакты, N (N>2) условно одинаковых слоев поликристаллического сульфида самария с градиентом концентрации самария в направлении, перпендикулярном плоскости токосъемных электродов, причем слои поликристаллического сульфида самария с градиентом концентрации самария сформированы в единый термовольтаический преобразователь таким образом, что та сторона, которая имеет меньшую концентрацию самария, соединяется через напыляемый токовый контакт со стороной слоя сульфида самария с большей концентрацией самария. Технический результат: создание устройства преобразующего тепловую энергию в электрическую, при этом не требующего градиента температуры для генерации термоЭДС и обладающего сравнительно высокими значениями вырабатываемой термоЭДС. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to the field of thermovoltaic conversion of thermal energy using semiconductor film structures. The thermoelectric generator contains a polycrystalline layer of a semiconductor material based on samarium sulfide, with a monotonically varying samarium content in a direction perpendicular to the layer surface and current contacts, N (N> 2) conditionally identical layers of polycrystalline samarium sulfide with a samarium concentration gradient in a direction perpendicular to the plane of current-collecting electrodes , and the layers of polycrystalline samarium sulfide with a gradient of samarium concentration are formed into a single thermovoltaic converter in such a way that the side with a lower samarium concentration is connected through a sprayed current contact with the side of the samarium sulfide layer with a higher samarium concentration. EFFECT: creation of a device that converts thermal energy into electrical energy, while not requiring a temperature gradient for generating thermoEMF and having relatively high values of the generated thermoEMF. 1 wp f-ly, 2 dwg
Description
Термоэлектрический генератор относится к устройствам преобразования тепловой энергии в электрическую (ТЭГ), а именно к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и представляет собой многослойную структуру из тонких слоев полупроводника и проводника.Thermoelectric generator belongs to devices for converting thermal energy into electrical energy (TEG), namely, to the area of direct conversion of thermal energy into electrical energy and is a multilayer structure of thin layers of a semiconductor and a conductor.
Термоэлектрические генераторы, получившие широкое распространение, используют для преобразования тепловой энергии в электрическую эффект Зеебека. Эффект Зеебека нашел реализацию в виде устройств прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, так называемых элементов Пельтье. Они представляют собой совокупность последовательно соединенных термопар. Элементы Пельтье очень широко используются в качестве термоэлектрических генераторов. Несмотря на широкое применение модулей Пельтье в качестве ТЭГ они имеют ряд недостатков, прежде всего связанных с необходимостью поддерживать разность температур двух пар контактов, причем величина термоЭДС существенно зависит от величины разности температур. Величина термоЭДС на таких элементах составляет до 100 мВ с одного элемента (термопары), но высокие значения термоЭДС возникают только при высоком градиенте температур разных концов термопары. Данное обстоятельство существенно сужает практическое использование термоэлектрических преобразователей, основанных на эффекте Зеебека.Widespread thermoelectric generators are used to convert thermal energy into electrical Seebeck effect. The Seebeck effect was realized in the form of devices for direct conversion of thermal energy into electrical energy, the so-called Peltier elements. They are a collection of thermocouples connected in series. Peltier elements are very widely used as thermoelectric generators. Despite the widespread use of Peltier modules as TEGs, they have a number of disadvantages, primarily associated with the need to maintain the temperature difference between two pairs of contacts, and the value of the thermoEMF depends significantly on the value of the temperature difference. The value of thermoEMF on such elements is up to 100 mV from one element (thermocouple), but high values of thermoEMF appear only at a high temperature gradient of different ends of the thermocouple. This circumstance significantly narrows the practical use of thermoelectric converters based on the Seebeck effect.
Предлагаемый термоэлектрический генератор на основе термовольтаического эффекта в полупроводниковых структурах, имеет по сравнению с термоэлектрическими генераторами, принцип действия которых основан на эффекте Зеебека, следующие преимущества: для функционирования не требуется создание градиента температуры, а кроме того, генерируется более высокий уровень удельной термоЭДС.The proposed thermoelectric generator based on the thermovoltaic effect in semiconductor structures has, in comparison with thermoelectric generators, the principle of operation of which is based on the Seebeck effect, the following advantages: the creation of a temperature gradient is not required for operation, and in addition, a higher level of specific thermoEMF is generated.
Из уровня техники известен микротермоэлектрогенератор (RU №2130216, МПК H01L 35/18, опубликовано 10.05.1999), который выполнен на основе перекристализованной пленки n-InSb на слюдяной подложке, представляющий пленки n-InSb с низкоомными включениями двухфазной системы p-InSb+In. За счет этих включений ЭДС, вырабатываемая таким термогенераторном, составляла 12 мВ в области температур 100-340 К.A microthermoelectric generator is known from the prior art (RU No. 2130216, IPC H01L 35/18, published 10.05.1999), which is based on a recrystallized n-InSb film on a mica substrate, representing n-InSb films with low-resistance inclusions of a two-phase p-InSb + In system ... Due to these inclusions, the EMF generated by such a thermogenerator was 12 mV in the temperature range of 100-340 K.
Недостатками этого устройства можно назвать необходимость поддержания градиента температуры для генерации ЭДС, и низкие значения ЭДС.The disadvantages of this device include the need to maintain a temperature gradient to generate EMF, and low EMF values.
Известен термоэлектрогенератор (RU №2186439, МПК H01L 35/18, опубликовано 24.08.2000), изготовленный на основе полупроводниковой гетеротсруктуры n-InSb-SiO2-p-Si в виде подложки из окисленного кремния с перекристаллизованной пленкой n-InSb. За счет дислокаций несоответствия и значительной разности работ выхода контактирующих материалов возникает удельная термоЭДС 40-50 мВ/К в диапазоне температур 77-300 К.Known thermoelectric generator (RU No. 2186439, IPC H01L 35/18, published 08.24.2000), made on the basis of a semiconductor heterostructure n-InSb-SiO2-p-Si in the form of an oxidized silicon substrate with a recrystallized n-InSb film. Due to misfit dislocations and a significant difference in the work functions of the contacting materials, a specific thermoEMF of 40-50 mV / K arises in the temperature range of 77-300 K.
Общим признаком является генерация термоЭДС.A common feature is the generation of thermoEMF.
Недостатком данного устройства является необходимость поддержания разности температур на противоположных поверхностях пленки для генерации термоЭДС.The disadvantage of this device is the need to maintain the temperature difference on opposite surfaces of the film to generate thermoEMF.
Прототипом предлагаемого устройства выбран термоэлектрический генератор (RU №2303834, МПК H01L 37/00, опубликовано 27.07.2007), представляющий собой слой поликристаллического материала Sm1+xS, где 0<х≤0.17 с градиентом концентрации самария в направлении от одного токового электрода к другому.The prototype of the proposed device is a thermoelectric generator (RU # 2303834, IPC H01L 37/00, published on July 27, 2007), which is a layer of polycrystalline material Sm 1 + x S, where 0 <x≤0.17 with a samarium concentration gradient in the direction from one current electrode to another.
Основной недостаток этого устройства - невысокое значение вырабатываемого электрического напряжения (около 1 В).The main disadvantage of this device is the low value of the generated electric voltage (about 1 V).
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание устройства преобразующего тепловую энергию в электрическую, при этом не требующего градиента температуры для генерации термоЭДС и обладающего сравнительно высокими значениями вырабатываемой термоЭДС.The technical result of the proposed utility model is the creation of a device that converts thermal energy into electrical energy, while not requiring a temperature gradient for generating thermoEMF and having relatively high values of the generated thermoEMF.
Технический результат достигается тем что предполагаемый термоэлектрический преобразователь содержит N (N>2) количество условно одинаковых слоев поликристаллического самария с градиентом концентрации самария в направлении перпендикулярном плоскости токосъемных электродов. Концентрация Sm отдельно взятом слое Sm1+xS может изменяться как непрерывно, так и ступенчато. Изменение концентрации самария в каждом отдельном слое Sm1+xS удовлетворяет условию 0<х≤0.17. Слои поликристаллического сульфида самария с градиентом концентрации самария формируются в единый термовольтаический преобразователь таким образом, что та сторона, которая имеет меньшую концентрацию самария соединяется через напыляемый известными способами металлический слой со стороной слоя сульфида самария с большей концентрацией самария. Каждый слой сульфида самария наносится на металлическую поверхность. Для первого слоя металлической поверхностью, является либо металлическая подложка, либо напыленный на диэлектрическую подложку слой металла. Для последующих слоев сульфида самария металлической поверхностью является слой металла напыленный на предыдущий слой полупроводника. Токосъемными электродами являются металлический слой подложки и верхний напыленный металлический слой верхнего слоя сульфида самария.The technical result is achieved by the fact that the proposed thermoelectric converter contains N (N> 2) number of conditionally identical layers of polycrystalline samarium with a samarium concentration gradient in the direction perpendicular to the plane of the current-collecting electrodes. The Sm concentration in a single Sm 1 + x S layer can vary both continuously and stepwise. The change in the concentration of samarium in each individual layer Sm 1 + x S satisfies the condition 0 <x≤0.17. Layers of polycrystalline samarium sulfide with a gradient of samarium concentration are formed into a single thermovoltaic converter in such a way that the side with a lower samarium concentration is connected through a metal layer sprayed by known methods with the side of the samarium sulfide layer with a higher samarium concentration. Each layer of samarium sulfide is applied to the metal surface. For the first layer, the metal surface is either a metal substrate or a metal layer deposited on a dielectric substrate. For subsequent layers of samarium sulfide, the metal surface is a metal layer deposited on the previous semiconductor layer. The current collecting electrodes are the metal layer of the substrate and the upper deposited metal layer of the upper layer of samarium sulfide.
Отличительными признаками от прототипа является то, что полезная модель содержит N>2 слоев полупроводникового поликристаллического Sm1+xS, с градиентом концентрации Sm для формирования термоэлектрического элемента, что позволяет существенно повысить вырабатываемую термоЭДС.Distinctive features of the prototype are that the utility model contains N> 2 layers of semiconductor polycrystalline Sm 1 + x S, with a concentration gradient of Sm for forming a thermoelectric element, which can significantly increase the generated thermoEMF.
Наличие отличительных признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели условию патентоспособности «новизна».The presence of distinctive features allows us to conclude that the claimed utility model meets the “novelty” condition of patentability.
Достижение технического результата подтверждается возможностью получения многослойного термовольтаического преобразователя. Термовольтаический эффект в структурах сульфида самария с градиентом концентрации возникает из-за появления большого количества (1020-1021) донорных уровней с энергией около 45 мэВ. Что приводит, в свою очередь, к появлению градиента концентрации электронов, а, следовательно, и ЭДС. С ростом температуры электроны делокализуются , что приводит к переходу Моттовского типа в локальных областях (Каминский В.В. и др., ФТТ, 2001, т. 43, вып. 6, с. 997-999). При массовом изменении валентности самария происходит скачкообразное изменение концентрации электронов в зоне проводимости, которые в свою очередь диффундируют из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. Фазовый переход самария сопровождается поглощением энергии, что охлаждает кристалл сульфида самария и позволяет поддерживать сложный импульсный процесс термовольтаического преобразования с помощью постоянного нагрева.The achievement of the technical result is confirmed by the possibility of obtaining a multilayer thermovoltaic converter. The thermovoltaic effect in the structures of samarium sulfide with a concentration gradient arises due to the appearance of a large number (10 20 -10 21 ) donor levels with an energy of about 45 meV. This, in turn, leads to the appearance of a gradient in the concentration of electrons, and, consequently, an EMF. With increasing temperature, electrons are delocalized , which leads to a transition of the Mott type in local areas (Kaminskiy V.V. et al., FTT, 2001, vol. 43, issue 6, pp. 997-999). With a massive change in the valence of samarium, an abrupt change in the concentration of electrons in the conduction band occurs, which in turn diffuse from a region with a high concentration to a region with a low concentration. Samarium phase transition accompanied by the absorption of energy, which cools the crystal of samarium sulfide and allows maintaining the complex pulse process of thermovoltaic conversion using constant heating.
Формирование слоя сульфида самария с градиентом концентрации самария выполняется известными способами, такими как: дискретное испарение в вакууме (В.В.Слуцкая, "Тонкие пленки в технике сверхвысоких частот", Советское радио, Москва, 1967, с. 16), (Гребинский С.И., Каминский В.В. и др., "Тензорезистивный эффект в тонких пленках монохалькогенидов самария", Деп. ЦНИИ "Электроника", 1983, №9201/84, с. 25); лазерное испарение (Богодельный A.M., Каминский В.В. и др., Тензорезисторы на основе лазерных конденсатов моносульфида самари ", Школа по актуальным вопросам физики и химии соединений на основе РЗЭ, тезисы доклада, АН СССР, Красноярск, 1989, с. 16-17); напыление из двух источников (Гребинский СИ., Каминский В.В. и др., "Тензорезистивный эффект в тонких пленках монохалькогенидов самария", Деп. ЦНИИ "Электроника", 1983, №9201/84, с. 25). Напыление токопроводящих слоев осуществляется также известными способами, например, резистивным, магнетронным напылением и др.The formation of a layer of samarium sulfide with a gradient of samarium concentration is carried out by known methods, such as: discrete evaporation in a vacuum (VV Slutskaya, "Thin films in microwave technology", Soviet radio, Moscow, 1967, p. 16), (Grebinsky C .I., Kaminskiy VV et al., "The tensoresistive effect in thin films of samarium monochalcogenides", Dep. TsNII "Electronics", 1983, No. 9201/84, p. 25); laser evaporation (Bogodelny AM, Kaminsky VV et al., Strain gages based on laser condensates of samarium monosulfide ", School on topical issues of physics and chemistry of compounds based on REE, abstracts, Academy of Sciences of the USSR, Krasnoyarsk, 1989, p. 16- 17); deposition from two sources (Grebinsky SI., Kaminskiy V.V. et al., "Tensoresistive effect in thin films of samarium monochalcogenides", Dep. TsNII "Electronics", 1983, No. 9201/84, p. 25). The deposition of conductive layers is also carried out by known methods, for example, resistive, magnetron sputtering, etc.
Авторами патента РФ №2303834 было установлено, что при напылении SmS известными способами возможно монотонное изменение концентрации Sm в напыляемом материале SmS, путем монотонного изменения температуры подложки в диапазоне 250-600°С.The authors of the RF patent No. 2303834 found that when SmS is sprayed by known methods, a monotonic change in the Sm concentration in the sprayed SmS material is possible by monotonically changing the substrate temperature in the range of 250-600 ° C.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1, представлено схематическое изображение термоэлектрическогоThe claimed utility model is illustrated by drawings, where figure 1 shows a schematic representation of a thermoelectric
преобразователя по п. 1 из N слоев, где: 1 - слой Sm1+xS, где 0<х≤0.17; 2 - первый токовый контакт (подложка); 3 - второй токовый контакт; 4 - металлический слой.the converter according to
На фиг. 2 представлено схематическое изображение термоэлектрического преобразователя по п. 2 из N слоев, где: 1 - слой Sm1+xS, где 0<х≤0.17; 2 - первый токовый контакт; 3 - второй токовый контакт; 4 - металлический слой; 5 - подложка.FIG. 2 shows a schematic representation of a thermoelectric converter according to
Заявляемое устройство работает следующим образом.The claimed device operates as follows.
Термоэлектрический преобразователь подключают к нагрузке и нагревают, при этом возникает термоЭДС. Величина термоЭДС измеряется путем подключения измерительного прибора к токовым контактам термоэлектрического преобразователя.The thermoelectric converter is connected to the load and heated, and a thermoEMF arises. The thermoEMF value is measured by connecting the measuring device to the current contacts of the thermoelectric converter.
Получение многослойного термовольтаического преобразователя на основе полупроводникового SmS возможно с использованием взрывного способа для получения пленок сульфида самария и магнетронного напыления для получения проводящих покрытий. В качестве проводящей подложки возможно использование никелевой подложки. На подлодку взрывным способом напыляется SmS с градиентам концентрации самария. Для этого в условиях высокого вакуума на разогретую свыше 2500°С лодочку высыпается порошок SmS. Формирование градиента Sm происходит благодаря монотонному изменению температуры подложки в процессе напыления. Диапазон изменения температуры находится в пределах от 250 до 600°С. Далее на полученном полупроводниковом слое методами магнетронного напыления формируется металлический слой. Напыление второго слоя SmS с градиентом примеси осуществляется на верхний никелевый токопроводящий слой с соблюдение режима температур, выбранного для первого слоя SmS, и так далее до получения требуемого количества слоев. Верхний токопроводящий слой является вторым токосъемным электродом.It is possible to obtain a multilayer thermovoltaic converter based on semiconductor SmS using an explosive method to obtain films of samarium sulfide and magnetron sputtering to obtain conductive coatings. A nickel substrate can be used as a conductive substrate. The submarine is explosively sprayed with SmS with gradients of samarium concentration. To do this, under high vacuum conditions, SmS powder is poured onto a boat heated above 2500 ° C. The Sm gradient is formed due to a monotonic change in the substrate temperature during deposition. The temperature range is within the limits from 250 to 600 ° С. Next, a metal layer is formed on the obtained semiconductor layer by magnetron sputtering methods. The deposition of the second SmS layer with an impurity gradient is carried out on the upper nickel conductive layer in compliance with the temperature regime chosen for the first SmS layer, and so on until the required number of layers is obtained. The upper conductive layer is the second collector electrode.
Пример №1.
На никелевую подложку, являющуюся первым токосъемным электродом, взрывным методом было нанесено 10 слоев поликристаллического сульфида самария с градиентом концентрации самария, разделенных металлическими (никелевыми) слоями. Процесс происходил при температуре разогреваемой лодочки 2700°С, условия вакуума 10-4 Па. Начало формирование каждого слоя SmS происходило при температуре подложки 300°С и заканчивалось при 500°С. Общая толщина изготовленного термовольтаического преобразователя, не считая толщины подложки составила 2,5 мкм.On a nickel substrate, which is the first current-collecting electrode, 10 layers of polycrystalline samarium sulfide with a samarium concentration gradient, separated by metal (nickel) layers, were applied by the explosive method. The process took place at a temperature of a heated boat of 2700 ° C, a vacuum of 10 -4 Pa. The formation of each SmS layer began at a substrate temperature of 300 ° C and ended at 500 ° C. The total thickness of the manufactured thermovoltaic converter, excluding the substrate thickness, was 2.5 μm.
Полученная структура схематически соответствует Фиг. 1.The resulting structure corresponds schematically to FIG. 1.
Толщина полученного образца измерялась методами атомно-силовой микроскопии на ACM Solver NT-MDT. Параметры термоЭДС измерялись путем медленного нагрева (2°С в минуту) термоэлектрического преобразователя в вакуумной среде 10-1 Па. Измерения термоЭДС проводились для температур 30 - 200°С. Присоединение проводников к полученному термоэлектрогенератору осуществлялось с помощью прижимных контактов к токосъемным контактам термоэлектрического элемента. Генерация ЭДС начиналась при Т=163°С и составляла 5,3 В.The thickness of the obtained sample was measured by atomic force microscopy on an ACM Solver NT-MDT. The thermoEMF parameters were measured by slow heating (2 ° C per minute) of a thermoelectric converter in a vacuum environment of 10 -1 Pa. The thermoEMF measurements were carried out for temperatures of 30 - 200 ° С. The connection of the conductors to the obtained thermoelectric generator was carried out using clamping contacts to the current-collecting contacts of the thermoelectric element. EMF generation began at T = 163 ° C and amounted to 5.3 V.
Пример №2.
На ситалловую подложку методами магнетронного напыления был нанесен никелевый слой, являющуюся первым токосъемным электродом. Далее взрывным методом было нанесено 6 слоев поликристаллического сульфида самария с градиентом концентрации самария, разделенных металлическими (никелевыми) слоями. Процесс происходил при температуре разогреваемой лодочки 2700°С, условия вакуума 10-4 Па. Начало формирование каждого слоя SmS происходило при температуре подложки 300°С и заканчивалось при 500°С. Общая толщина изготовленного термовольтаического преобразователя, не считая толщины подложки составила 1,6 мкм.A nickel layer, which is the first current-collecting electrode, was deposited onto the sitall substrate by magnetron sputtering. Next, the explosive method was applied to 6 layers of polycrystalline samarium sulfide with a gradient of samarium concentration, separated by metal (nickel) layers. The process took place at a temperature of a heated boat of 2700 ° C, a vacuum of 10 -4 Pa. The formation of each SmS layer began at a substrate temperature of 300 ° C and ended at 500 ° C. The total thickness of the manufactured thermovoltaic converter, excluding the substrate thickness, was 1.6 μm.
Полученная структура схематически соответствует Фиг. 2.The resulting structure corresponds schematically to FIG. 2.
Толщина полученного образца измерялась методами атомно-силовой микроскопии на ACM Solver NT-MDT. Параметры термоЭДС измерялись путем медленного нагрева (2°С в минуту) термоэлектрического преобразователя в вакуумной среде 10-1 Па. Измерения термоЭДС проводились для температур 30 - 200°С. Присоединение проводников к полученному термоэлектрогенератору осуществлялось с помощью прижимных контактов к токосъемным контактам термоэлектрического элемента. Генерация ЭДС начиналась при Т=160°С и составляла 3,2 В.The thickness of the obtained sample was measured by atomic force microscopy on an ACM Solver NT-MDT. The thermoEMF parameters were measured by slow heating (2 ° C per minute) of a thermoelectric converter in a vacuum environment of 10 -1 Pa. The thermoEMF measurements were carried out for temperatures of 30 - 200 ° С. The connection of the conductors to the obtained thermoelectric generator was carried out using clamping contacts to the current-collecting contacts of the thermoelectric element. EMF generation began at T = 160 ° C and amounted to 3.2 V.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113529U RU199132U1 (en) | 2020-04-15 | 2020-04-15 | Thermoelectric generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020113529U RU199132U1 (en) | 2020-04-15 | 2020-04-15 | Thermoelectric generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU199132U1 true RU199132U1 (en) | 2020-08-18 |
Family
ID=72086544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020113529U RU199132U1 (en) | 2020-04-15 | 2020-04-15 | Thermoelectric generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU199132U1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2303834C2 (en) * | 2005-06-22 | 2007-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОПРОЕКТ" | Thermoelectric generator (alternatives) and method for its manufacture |
WO2008155406A2 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Avl List Gmbh | Thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy |
RU2378742C1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-01-10 | ГОУ ВПО "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Device for generating direct current electrical energy |
RU2548062C2 (en) * | 2012-12-27 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "СмС тензотерм Рус" | Thermoelectric generator based on samarium sulphide alloyed by atoms of lanthanides family and method of its fabrication (versions) |
-
2020
- 2020-04-15 RU RU2020113529U patent/RU199132U1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2303834C2 (en) * | 2005-06-22 | 2007-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОПРОЕКТ" | Thermoelectric generator (alternatives) and method for its manufacture |
WO2008155406A2 (en) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Avl List Gmbh | Thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy |
RU2378742C1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-01-10 | ГОУ ВПО "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Device for generating direct current electrical energy |
RU2548062C2 (en) * | 2012-12-27 | 2015-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "СмС тензотерм Рус" | Thermoelectric generator based on samarium sulphide alloyed by atoms of lanthanides family and method of its fabrication (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10305014B2 (en) | Methods and devices for controlling thermal conductivity and thermoelectric power of semiconductor nanowires | |
Jian et al. | Characterization of the inhomogeneous barrier distribution in a Pt/(100) β-Ga2O3 Schottky diode via its temperature-dependent electrical properties | |
US7687705B2 (en) | Efficient thermoelectric device | |
GB2097185A (en) | Thermoelectric converter element | |
CN110095505A (en) | A kind of method of Transition-metal dichalcogenide energy gap regulation | |
US20140224296A1 (en) | Nanowire composite for thermoelectrics | |
Herner et al. | Responsivity–resistance relationship in MIIM diodes | |
Becker et al. | A thermoelectric generator concept using ap–n junction: experimental proof of principle | |
RU2303834C2 (en) | Thermoelectric generator (alternatives) and method for its manufacture | |
RU199132U1 (en) | Thermoelectric generator | |
Kim et al. | Electrodeposition and thermoelectric characteristics of Bi 2 Te 3 and Sb 2 Te 3 films for thermopile sensor applications | |
Yoshino et al. | Low-Dimensional organic conductors as thermoelectric materials | |
JP6785402B2 (en) | Thermoelectric conversion element and its manufacturing method | |
Kadhim et al. | Chalcogen-based thermoelectric power generation device using p-type Bi0. 4Sb1. 6Se2. 4Te0. 6 and n-type Bi2Se0. 6Te2. 4 prepared by solid-state microwave synthesis | |
Ning et al. | Thermoelectric performance of high aspect ratio double-sided silicon nanowire arrays | |
Elahi et al. | Studying Thermoelectric Power Behaviors of Bi 2 Te 3 Nanoparticles Prepared by Thermal Evaporation | |
CN104662669A (en) | Rectifying element | |
Drozdov et al. | Perspective metal-semiconductor-metal (Mo/p-CdTe/Mo) structure for switching elements | |
Ghasemi | Investigating Flexible Microthermoelectric Generator Module for Ultra-Low-Power Medical System-On-A-Chip Application | |
Tomita et al. | Evaluation of Multi-stage Unileg Si-nanowire Thermoelectric Generator with A Cavity-free Planar Device Architecture | |
Drozdov et al. | Switching Effects from a High-Resistance State to a High Electrical Conductivity State in Mo/P-Cdte/Mo Structure | |
PL231201B1 (en) | Thermoelectric cell based on the two-dimensional material that has laminar structure, favourably graphene, and method for producing such thermoelectric cell | |
KR102039721B1 (en) | Thermoelectric current control device and manufacturing method thereof and thermoelectric current control system including the same | |
Trung et al. | Flexible thermoelectric power generators based on electrochemical deposition process of BI 2 TE 3 and SB 2 TE 3 | |
Somkhunthot et al. | Thermoelectric module of p-type Ca-Co-O/n-type ZnO thin films |