TWI485894B - 熱電轉換裝置及選擇性吸收膜 - Google Patents

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Description

熱電轉換裝置及選擇性吸收膜
本發明是有關於一種熱電轉換裝置，且特別是有關於一種利用選擇性吸收膜作為熱端的熱電轉換裝置。
由於能源短缺問題，再生能源技術的發展成為了重要議題。熱電轉換技術為目前一種可直接將熱能與電能進行轉換的新興再生能源技術，此熱電轉換效應是藉由熱電材料內部載子移動讓熱能與電能達到能量轉換之功效。其中，能量轉換過程不需機械動件，因此具有體積小、無噪音、無振動及具環境親和性之優點，可應用於溫差發電、廢熱回收、電子元件冷卻及空調系統等方面的應用潛力。近年來，熱電轉換技術受到各國相關研究單位高度重視並投入大量研發能量，除了材料的開發，也積極進行熱電技術應用。
在目前應用於工業上的廢熱回收方面，常見使用大型的廢熱回收方式如汽電共生(cogeneration)、熱氣回收預熱等方式。然而，仍有許多成品顯熱(sensible heat)無法回收再利用，例如：金屬冶煉廠或金屬熱處理廠。由於高溫金屬物件的溫度均勻性及降溫速率都會影響金屬成品的品質，除此之外，產線上空間有限較不利於架設大型廢熱回收裝置。因此，即便已知連續鑄造產線上具有大量廢熱，目前仍無有效的廢熱回收方式。成品顯熱難回收不僅發生於金 屬冶煉廠，於玻璃廠亦能發現相同的議題。因此，如何有效將工業上的廢熱回收重新利用亦為非常重要的課題。
本發明提供一種熱電轉換裝置包括至少一第一選擇性吸收膜、一冷端基板、至少一熱電元件對、一第一導電基板以及一第二導電基板。第一選擇性吸收膜用以非接觸地吸收一預設限制波段的熱輻射。熱電元件對配置於第一選擇性吸收膜與冷端基板之間，熱電元件對包括一第一N型熱電元件及一第一P型熱電元件。第一導電基板配置於冷端基板與第一N型熱電元件之間。第二導電基板配置於冷端基板與第一P型熱電元件之間，其中，熱電元件對反應於第一選擇性吸收膜與冷端基板之間的溫差產生一電流進行發電。
本發明提供一種選擇性吸收膜，包括：一反射基板、一陶瓷金屬膜以及一抗反射層。陶瓷金屬膜包括一第一陶瓷金屬複合膜及一第二陶瓷金屬複合膜且該第一陶瓷金屬複合膜配置在反射基板上。第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率範圍落在10%至50%之間，且第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至250nm之間。第二陶瓷金屬複合膜配置於該第一陶瓷金屬複合膜上，第二陶瓷金屬複合膜之金屬分率範圍落在5%至20%之間，且第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至250nm之間。抗反射層配置於第二陶瓷金屬複合膜上，其中，選擇性吸收膜用以非接觸地 吸收一預設限制波段的熱輻射。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本揭露中的熱電轉換裝置可透過選擇性吸收膜非接觸地吸收預設限制波段的熱輻射，再透過冷熱端溫差轉換成電能，有效提升廢熱回收率進而達到廢熱回收節能減碳之功效。
圖1是本揭露一實施例之熱電轉換裝置的示意圖。請參照圖1，熱電轉換裝置100包括選擇性吸收膜110-1與110-2、熱電元件對120與121、導電基板130-1、130-2與130-3、一冷端基板140、一散熱裝置150以及一電力系統160。其中，熱電元件對120包括一P型熱電元件120-1及一N型熱電元件120-2，而熱電元件對121包括一P型熱電元件121-1及一N型熱電元件121-2。基於清晰與簡潔，在本實施例中僅以圖1繪示選擇性吸收膜110-1與110-2、熱電元件對120與121、導電基板130-1~130-3作說明，但並不以此為限制。
繼續參考圖1，熱電元件對120配置於選擇性吸收膜110-1與冷端基板140之間。導電基板130-1與130-2分別配置於P型熱電元件(P type thermoelectric element)120-1和N型熱電元件(N type thermoelectric element)120-2與冷端基板140之間。以此類推，熱電元件對121配置於選擇 性吸收膜110-2與冷端基板140之間。導電基板130-2與130-3分別配置於P型熱電元件121-1與N型熱電元件121-2與冷端基板140之間。其中，熱電元件對120與121中的P型熱電元件與N型熱電元件例如是以交錯的方式串聯排列，交錯的方式意即相鄰的兩個熱電元件的型態不相同。
舉例而言，如圖1所示，相鄰於熱電元件對120中的N型熱電元件120-2及P型熱電元件120-1，其中，熱電元件對120中的N型熱電元件120-2與相鄰的熱電元件對121中的P型熱電元件121-1共用導電基板130-2，藉此熱電元件對120和121彼此串聯，並分別藉由導電基板130-1和導電基板130-3與電力系統160形成通路，舉例而言，導電基板130-1和導電基板130-3與電力系統160電性連接。散熱裝置150配置於冷端基板140上，使冷端基板140達到降溫、散熱功效，維持與熱端基板105之溫差。其中，散熱裝置150可以為熱沉(heat sink)、風扇或水冷系統，但不以此為限制。
在熱電轉換裝置100中，在選擇性吸收膜110-1與110-2分別吸收熱源發出之熱幅射後，則選擇性吸收膜110-1和110-2與冷端基板形成溫差，而當熱電元件對120與121處於溫差狀態時，P型熱電元件120-1中帶有正電荷的電洞經由導電基板130-1朝向N型熱電元件121-2移動，而P型熱電元件121-1中帶有正電荷的電洞經由導電基板130-2朝向N型熱電元件120-2移動，進而產生一電 流，其中此電流即透過路徑上的電力系統160以進行發電。
值得注意的是，在本實施例中，選擇性吸收膜110可非接觸地吸收特定波段的熱源所發出的熱輻射，其中，選擇性吸收膜110所吸收熱輻射的特定波段為紅外光(infrared light，IR)波段，而選擇性吸收膜110於近紅外光(near-infrared light，NIR)波段1.5μm~3μm之間具有高吸收率且於中紅外光(mid-infrared light，MIR)波段大於5μm則具有高反射率之特性，而選擇性吸收膜110的吸收波長範圍可透過調整選擇性吸收膜110之金屬分率或膜厚(容後作說明)，以使選擇性吸收膜110能有效率地分別吸收不同紅外光波長範圍下的熱源。
圖2是本揭露第一實施例之選擇性吸收膜110之剖面圖。請參照圖2，首先，選擇性吸收膜110中提供常見耐溫的反射基板210做為熱端吸熱基板，此反射基板210可以為銅(Cu)、鋁(Al)、鈦(Ti)或不銹鋼(SS)等材料組成。在本實施例中以Al作為選擇性吸收膜110中之反射基板210，但不以此為限制。接著，於反射基板210上製作陶瓷金屬膜(Ceramic-metal film，Cermet)220。此陶瓷金屬膜220之金屬靶材可以是鋁、鈦、不銹鋼、銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)或鉻(Cr)等材料製成，並通入反應氣體(N2 、O2 )沉積為對應的金屬膜或氮化物、氧化物或氮氧化物膜。舉例而言，陶瓷金屬膜220可以為鈦/氮化鈦膜、鎳/氧化鎳膜、鉻/氧化鉻膜或鎢/氧化鎢膜，但不以此為限。
值得注意的是，本實施例中的陶瓷金屬膜220是由多 層不同金屬分率(Metal volume fraction，MVF)或不同膜厚之陶瓷金屬複合膜所組成，因此可進而透過調整陶瓷金屬複合膜的金屬分率或膜厚，以得到最佳吸收範圍熱輻射的紅外光波段。在本實施例中，以兩層的鈦/氮化鈦(Tix /TiN1-x )膜作為選擇性吸收膜110之陶瓷金屬膜220，但不以此為限制。而此兩層鈦/氮化鈦膜利用金屬分率來表示各陶瓷金屬複合膜的不同氮化程度，在本實施例中分別使用高(H)與低(L)金屬分率之鈦/氮化鈦膜之漸層關係的作為陶瓷金屬膜220。其中，高金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-1配置於反射基板210上，低金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-2配置於高金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-1上。最後，在最上層可添加一完全氮化、氮氧化或氧化金屬層匹配作為抗反射層(Anti-reflection layer，AR)230，其中，抗反射層230之金屬靶材與陶瓷金屬膜220之金屬靶材相同，例如陶瓷金屬膜220為Tix /TiN1-x ，則抗反射層230為TiN。
圖3是本揭露第一實施例之Tix /TiN1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。固定膜厚為100nm，並改變各層膜金屬分率比例，可得到分別為4組數據曲線310、320、330與340，如圖3所示，其中低(L)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-HMVF%)分別包括5%-10%；5%-15%；10%-30%；20%-50%。在相同的膜厚下，此4組數據曲線310、320、330與340皆符合於波長1.5μm-3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表一所示，在二層Tix /TiN1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF金屬分率範圍為10%-50%；LMVF金屬分率範圍為5%-20%。
圖4是本揭露第一實施例之Tix /TiN1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。其中，低(L)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-HMVF%)固定為20%-50%，並改變各層膜厚度由50nm至100nm，可得到分別為2組數據曲線410與420，如圖4所示。在相同的金屬分率比例下，此2組數據曲線410與420符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表一所示，在二層Tix /TiN1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF膜厚範圍為50nm~100nm；LMVF膜厚範圍為50nm~100nm。
圖5是本揭露第一實施例之Nix /NiO1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。固定膜厚為200nm，並改變低(L)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-HMVF%)，可得到分別為3組數據曲線510、520與530，如圖5所示，其中金屬分率範圍分別包括5%-10%；5%-15%；10%-30%。在相同 的膜厚下，此3組數據曲線510、520與530皆符合於1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表一所示，在二層Nix /NiO1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF金屬分率範圍為10%-30%；LMVF金屬分率範圍為5%-20%。
圖6是本揭露第一實施例之Nix /NiO1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。其中，低(L)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-HMVF%)固定為5%-15%，並改變各層膜厚度由50nm至200nm，可得到分別為4組數據曲線610、620、630與640，如圖6所示。在相同的金屬分率比例下，膜厚50nm~200nm的4組數據曲線610、620、630與640皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表一所示，在二層Nix /NiO1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF膜厚範圍為50nm~200nm；LMVF膜厚範圍為50nm~200nm。
圖7是本揭露第一實施例之Crx /(Cr2 O3 )1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。固定膜厚為150nm，並改變低(L)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-HMVF%)，可得到分別為3組數據曲線710、720與730，如圖7所示，其中金屬分率範圍分別包括5%-10%；5%-15%；10%-30%。在相同的膜厚下，此3組數據曲線710、720與730皆符合於1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表一所示，在二層Crx /(Cr2 O3 )1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF金屬分率範圍為10%-30%；LMVF金屬分率範圍為5%-10%。
圖8是本揭露第一實施例之Crx /(Cr2 O3 )1-x 固定金屬分 率改變膜厚之反射率光譜圖。其中，低(L)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-HMVF%)固定為5%-10%，並改變各層膜厚度由50nm至200nm，可得到分別為4組數據曲線810、820、830與840，如圖8所示。在相同的金屬分率比例下，膜厚50nm~200nm的4組數據曲線810、820、830與840皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表一所示，在二層Crx /(Cr2 O3 )1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF膜厚範圍為50nm~200nm；LMVF膜厚範圍為50nm~200nm。
圖9是本揭露第一實施例之Wx /(WO3 )1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。固定膜厚為250nm，並改變低(L)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-HMVF%)，可得到分別為4組數據曲線910、920、930與940，如圖9所示，其中金屬分率範圍分別包括5%-10%；5%-15%；10%-30%；20%-50%。在相同的膜厚下，此4組數據曲線910、920、930與940皆符合於1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表一所示，在二層Wx /(WO3 )1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF金屬分率範圍為10%-50%；LMVF金屬分率範圍為5%-20%。
圖10是本揭露第一實施例之Wx /(WO3 )1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。其中，低(L)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-HMVF%)固定為5%-15%，並改變各層膜厚度由50nm至250nm，可得到分別為5組數據曲線1010、1020、1030、1040與1050，如圖10所示。在相同的金屬 分率比例下，膜厚50nm~250nm的5組數據曲線1010、1020、1030、1040與1050皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表一所示，在二層Wx /(WO3 )1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF膜厚範圍為50nm~250nm；LMVF膜厚範圍為50nm~250nm。
圖11是本揭露第二實施例之選擇性吸收膜110之剖面圖。本實施例之選擇性吸收膜110與圖2所述之選擇性吸收膜110之差異在於本實施例之選擇性吸收膜110中的陶瓷金屬膜220為由三層鈦/氮化鈦膜所組成，且分別使用高(H)、中(M)與低(L)金屬分率之漸層關係的鈦/氮化鈦膜作為陶瓷金屬膜220。其中，高金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-1配置於反射基板210上，低金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-2配置於高金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-1上，而中金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-3配置於低金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-2與高金屬分率的鈦/氮化鈦膜220-1之間。在本實施例中，以此三層的鈦/氮化鈦膜作為選擇性吸收膜110之陶瓷金屬膜220，但不以此為限制。
圖12是本揭露第二實施例之Tix /TiN1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。固定膜厚為100nm，並改變低(L)、中(M)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-MMVF%-HMVF%)，可得到分別為3組數據曲線1210、1220與1230，如圖12所示，其中金屬分率範圍分別包括5%-10%-15%；10%-20%-30%；10%-30%-50%。在相同的膜厚下，此3組數據曲線1210、1220與1230皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表二所示，在三層Tix /TiN1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF金屬分率範圍為15%-50%；MMVF金屬分率範圍為10%-30%；LMVF金屬分率範圍為5%-10%。
圖13是本揭露第二實施例之Tix /TiN1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。其中，低(L)、中(M)與高(H) 金屬分率範圍(LMVF%-MMVF%-HMVF%)固定為10%-30%-50%，改變各層膜厚由50nm至100nm，可得到分別為2組數據曲線1310與1320，如圖13所示。在相同的金屬分率比例下，此2組數據曲線1310與1320皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表二所示，在三層Tix /TiN1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF膜厚範圍為50nm~100nm；MMVF膜厚範圍為50nm~100nm；LMVF膜厚範圍為50nm~100nm。
圖14是本揭露第二實施例之Nix /NiO1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。固定膜厚為150nm，並改變低(L)、中(M)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-MMVF%-HMVF%)，可得到分別為3組數據曲線1410、1420與1430，如圖14所示，其中金屬分率範圍分別包括5%-10%-15%；10%-20%-30%；10%-30%-50%。在相同的膜厚下，此3組數據曲線1410、1420與1430皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表二所示，在三層Nix /NiO1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF金屬分率範圍為15%-50%；MMVF金屬分率範圍為10%-30%；LMVF金屬分率範圍為5%-10%。
圖15是本揭露第二實施例之Nix /NiO1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。其中，低(L)、中(M)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-MMVF%-HMVF%)固定為5%-10%-15%，改變各層膜厚由50nm至200nm，可得到分別為4組數據曲線1510、1520、1530與1540，如圖15所 示。在相同的金屬分率比例下，膜厚50nm~200nm的4組數據曲線1510、1520、1530與1540皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表二所示，在三層Nix /NiO1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF膜厚範圍為50nm~200nm；MMVF膜厚範圍為50nm~200nm；LMVF膜厚範圍為50nm~200nm。
圖16是本揭露第二實施例之Crx /(Cr2 O3 )1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。固定膜厚為200nm，並改變低(L)、中(M)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-MMVF%-HMVF%)，可得到分別為3組數據曲線1610、1620與1630，如圖16所示，其中金屬分率範圍分別包括5%-10%-15%；10%-20%-30%；10%-30%-50%。在相同的膜厚下，此3組數據曲線1610、1620與1630皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表二所示，在三層Crx /(Cr2 O3 )1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF金屬分率範圍為15%-50%；MMVF金屬分率範圍為10%-30%；LMVF金屬分率範圍為5%-10%。
圖17是本揭露第二實施例之Crz /(Cr2 O3 )1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。其中，低(L)、中(M)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-MMVF%-HMVF%)固定為5%-10%-15%，改變各層膜厚由50nm至200nm，可得到分別為4組數據曲線1710、1720、1730與1740，如圖17所示。在相同的金屬分率比例下，膜厚50nm~200nm的4組數據曲線1710、1720、1730與1740皆符合於波長 1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表二所示，在三層Crx /(Cr2 O3 )1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF膜厚範圍為50nm~200nm；MMVF膜厚範圍為50nm~200nm；LMVF膜厚範圍為50nm~200nm。
圖18是本揭露第二實施例之Wx /(WO3 )1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。固定膜厚為200nm，並改變低(L)、中(M)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-MMVF%-HMVF%)，可得到分別為3組數據曲線1810、1820與1830，如圖18所示，其中金屬分率範圍包括5%-10%-15%；10%-20%-30%；10%-30%-50%。在相同的膜厚下，此3組數據曲線1810、1820與1830皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表二所示，在三層Wx /(WO3 )1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF金屬分率範圍為15%-50%；MMVF金屬分率範圍為10%-30%；LMVF金屬分率範圍為5%-10%。
圖19是本揭露第二實施例之Wx /(WO3 )1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。其中，低(L)、中(M)與高(H)金屬分率範圍(LMVF%-MMVF%-HMVF%)固定為5%-10%-15%，改變各層膜厚由50nm至200nm，可得到分別為4組數據曲線1910、1920、1930與1940，如圖19所示。在相同的金屬分率比例下，膜厚50nm~200nm的4組數據曲線1910、1920、1930與1940皆符合於波長1.5μm~3μm之間有高吸收率之特徵。因此，如表二所示，在三層Wx /(WO3 )1-x 的條件下，符合本揭露的HMVF膜厚 範圍為50nm~200nm；MMVF膜厚範圍為50nm~200nm；LMVF膜厚範圍為50nm~200nm。
綜上所述，本揭露提出的選擇性吸收膜結合熱電轉換裝置得到一可調整吸收輻射熱波段的熱電轉換裝置，藉由選擇性吸收膜非接觸地吸收不同波段的熱輻射，以提高熱電轉換裝置的熱端溫度再搭配冷端溫度所對應產生的溫差以進行發電，而不需侷限於傳統需接觸熱源進行發電。而其中選擇性吸收膜連結P型及N型熱電元件材料形成電通路，僅維持冷端使用陶瓷基板，而熱端可以不使用陶瓷基板，藉此將可降低陶瓷基板與熱電材料之間的熱阻問題以及陶瓷基板之熱應力問題，進而提升熱輻射使用效率和熱電轉換裝置的使用壽命。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110-1、110-2‧‧‧選擇性吸收膜
120、121‧‧‧熱電元件對
120-1、121-1‧‧‧P型熱電元件
120-2、121-2‧‧‧N型熱電元件
130-1、130-2、130-3‧‧‧導電基板
140‧‧‧冷端基板
150‧‧‧散熱裝置
160‧‧‧電力系統
210‧‧‧反射基板
220‧‧‧陶瓷金屬膜
220-2‧‧‧低金屬分率的鈦/氮化鈦膜
220-1‧‧‧高金屬分率的鈦/氮化鈦膜
220-3‧‧‧中金屬分率的鈦/氮化鈦膜
230‧‧‧抗反射層
310~340、410~450、510~540、610~640、710~740、810~840、910~940、1010~1050、1210~1240、1310~1340、1410~1440、1510~1540、1610~1640、1710~1740、1810~1830、1910~1940‧‧‧數據曲線
x‧‧‧金屬分率
圖1是本揭露一實施例之熱電轉換裝置的示意圖。
圖2是本揭露第一實施例之選擇性吸收膜110之剖面圖。
圖3是本揭露第一實施例之Tix /TiN1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。
圖4是本揭露第一實施例之Tix /TiN1-x 固定金屬分率改 變膜厚之反射率光譜圖。
圖5是本揭露第一實施例之Nix /NiO1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。
圖6是本揭露第一實施例之Nix /NiO1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。
圖7是本揭露第一實施例之Crx /(Cr2 O3 )1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。
圖8是本揭露第一實施例之Crx /(Cr2 O3 )1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。
圖9是本揭露第一實施例之Wx /(WO3 )1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。
圖10是本揭露第一實施例之Wx /(WO3 )1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。
圖11是本揭露第二實施例之選擇性吸收膜110之剖面圖。
圖12是本揭露第二實施例之Tix /TiN1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。
圖13是本揭露第二實施例之Tix /TiN1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。
圖14是本揭露第二實施例之Nix /NiO1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。
圖15是本揭露第二實施例之Nix /NiO1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。
圖16是本揭露第二實施例之Crx /(Cr2 O3 )1-x 固定膜厚改 變金屬分率之反射率光譜圖。
圖17是本揭露第二實施例之Crx /(Cr2 O3 )1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。
圖18是本揭露第二實施例之Wx /(WO3 )1-x 固定膜厚改變金屬分率之反射率光譜圖。
圖19是本揭露第二實施例之Wx /(WO3 )1-x 固定金屬分率改變膜厚之反射率光譜圖。
110-1、110-2‧‧‧選擇性吸收膜
120-1、121-1‧‧‧P型熱電元件
120-2、121-2‧‧‧N型熱電元件
130-1、130-2、130-3‧‧‧導電基板
140‧‧‧冷端基板
150‧‧‧散熱裝置
160‧‧‧電力系統

Claims (23)

  1. 一種熱電轉換裝置，包括：至少一第一選擇性吸收膜，用以非接觸地吸收一預設限制波段的熱輻射；一冷端基板；至少一第一熱電元件對，配置於該第一選擇性吸收膜與該冷端基板之間，該第一熱電元件對包括一第一N型熱電元件以及一第一P型熱電元件；一第一導電基板，配置於該冷端基板與該第一N型熱電元件之間；以及一第二導電基板，配置於該冷端基板與該第一P型熱電元件之間，其中，該第一熱電元件對反應於該第一選擇性吸收膜與該冷端基板之間的溫差而產生一電流以進行發電，其中，該第一選擇性吸收膜包括：一反射基板；一陶瓷金屬膜，包括：一第一陶瓷金屬複合膜且該第一陶瓷金屬複合膜配置在該反射基板上，該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率範圍落在10%至50%之間，且該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至250nm之間；以及一第二陶瓷金屬複合膜，配置於該第一陶瓷金屬複合膜上，該第二陶瓷金屬複合膜之金屬分率範圍落在5%至20%之間，且該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍 落在50nm至250nm之間；以及一抗反射層，配置於該第二陶瓷金屬複合膜上。
  2. 如申請專利範圍第1項之熱電轉換裝置，更包括：一第二選擇性吸收膜；一第二熱電元件對，配置於該第二選擇性吸收膜與該冷端基板之間，該第二熱電元件對包括一第二N型熱電元件以及一第二P型熱電元件；以及一第三導電基板，配置於該第二N型熱電元件與該冷端基板之間，其中，該第二導電基板更配置於該第二P型熱電元件與該冷端基板之間。
  3. 如申請專利範圍第1項之熱電轉換裝置，其中該陶瓷金屬膜的金屬靶材的材質包括鈦、鋁、不鏽鋼、銅、鎢、鎳或鉻。
  4. 如申請專利範圍第1項之熱電轉換裝置，其中該抗反射層的材質包括氮化金屬、氮氧化金屬或氧化金屬。
  5. 如申請專利範圍第4項之熱電轉換裝置，其中該抗反射層的金屬靶材的材質與該陶瓷金屬膜的金屬靶材的材質相同。
  6. 如申請專利範圍第1項之熱電轉換裝置，其中該反射基板的材質包括鋁、銅、鈦或不鏽鋼。
  7. 如申請專利範圍第2項之熱電轉換裝置，更包括：一散熱裝置，用以對該冷端基板進行散熱作業；以及一電力系統，電性連接該第一導電基板與該第三導電 基板，用以反應於該電流而進行發電。
  8. 一種選擇性吸收膜，包括：一反射基板；一陶瓷金屬膜，包括：一第一陶瓷金屬複合膜，該第一陶瓷金屬複合膜之金屬分率範圍落在10%至50%之間，且該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至250nm之間且該第一陶瓷金屬複合膜配置在該反射基板上；以及一第二陶瓷金屬複合膜，配置於該第一陶瓷金屬複合膜上，該第二陶瓷金屬複合膜之金屬分率範圍落在5%至20%之間，且該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至250nm之間；以及一抗反射層，配置於該第二陶瓷金屬複合膜上，其中，該選擇性吸收膜用以非接觸地吸收一預設限制波段的熱輻射。
  9. 如申請專利範圍第8項之選擇性吸收膜，其中該陶瓷金屬膜的金屬靶材的材質包括鈦、鋁、不鏽鋼、銅、鎢、鎳或鉻。
  10. 如申請專利範圍第8項之選擇性吸收膜，其中該陶瓷金屬膜可為鈦/氮化鈦膜、鎳/氧化鎳膜、鉻/氧化鉻膜或鎢/氧化鎢膜。
  11. 如申請專利範圍第10項之選擇性吸收膜，其中該陶瓷金屬膜為鈦/氮化鈦膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至100nm之間，而該第二陶瓷金屬複合膜 之膜厚範圍落在50nm至100nm之間。
  12. 如申請專利範圍第10項之選擇性吸收膜，其中該陶瓷金屬膜為鎳/氧化鎳膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間，而該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間。
  13. 如申請專利範圍第10項之選擇性吸收膜，其中該陶瓷金屬膜為鉻/氧化鉻膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間，而該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間。
  14. 如申請專利範圍第10項之選擇性吸收膜，其中該陶瓷金屬膜為鎢/氧化鎢膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至250nm之間，而該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至250nm之間。
  15. 如申請專利範圍第8項之選擇性吸收膜，其中該陶瓷金屬膜更包括一第三陶瓷金屬複合膜，配置於該第一陶瓷金屬複合膜與該第二陶瓷金屬複合膜之間，該第三陶瓷金屬複合膜之金屬分率範圍落在10%至30%之間，且該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間。
  16. 如申請專利範圍第15項之選擇性吸收膜，其中該第三陶瓷金屬複合膜可為鈦/氮化鈦膜、鎳/氧化鎳膜、鉻/氧化鉻膜或鎢/氧化鎢膜。
  17. 如申請專利範圍第16項之選擇性吸收膜，其中該第三陶瓷金屬複合膜為鈦/氮化鈦膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至100nm之間，該第二陶瓷金屬 複合膜之膜厚範圍落在50nm至100nm之間，該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至100nm之間。
  18. 如申請專利範圍第16項之選擇性吸收膜，其中該第三陶瓷金屬複合膜為鎳/氧化鎳，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間，該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間。
  19. 如申請專利範圍第16項之選擇性吸收膜，其中該第三陶瓷金屬複合膜為鉻/氧化鉻膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間，該第三陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間。
  20. 如申請專利範圍第16項之選擇性吸收膜，其中該第三陶瓷金屬複合膜為鎢/氧化鎢膜，該第一陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間，該第二陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間，該陶瓷金屬複合膜之膜厚範圍落在50nm至200nm之間。
  21. 如申請專利範圍第8項之選擇性吸收膜，其中該抗反射層的材質包括氮化金屬、氮氧化金屬或氧化金屬。
  22. 如申請專利範圍第21項之選擇性吸收膜，其中該抗反射層的金屬靶材的材質與該陶瓷金屬膜的金屬靶材的材質相同。
  23. 如申請專利範圍第8項之選擇性吸收膜，其中該反射基板的材質包括鋁、銅、鈦或不鏽鋼。
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