采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件，包括熱電片，包括相對(duì)設(shè)置的熱端和冷端、多個(gè)第一電極、多個(gè)第二電極、多個(gè)p型熱電結(jié)構(gòu)以及n型熱電結(jié)構(gòu)，所述第一電極設(shè)置于所述熱端的內(nèi)表面，所述第二電極設(shè)置于所述冷端的內(nèi)表面，所述p型熱電結(jié)構(gòu)和n型熱電結(jié)構(gòu)交替間隔排列，并通過第一電極和第二電極串聯(lián)；導(dǎo)熱鰭片以及散熱鰭片，分別通過銀漿膠粘結(jié)于所述熱端及所述冷端的外表面。
【專利說明】
采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種熱電發(fā)電機(jī)的裝置，特別涉及一種采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電 器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉(zhuǎn)換的功能材料，1823年發(fā)現(xiàn)的塞貝克效應(yīng) 和1834年發(fā)現(xiàn)的帕爾帖效應(yīng)為熱電能量轉(zhuǎn)換器和熱電制冷的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。隨著空 間探索興趣的增加、醫(yī)用物理學(xué)的進(jìn)展以及在地球難于日益增加的資源考察與探索活動(dòng)， 需要開發(fā)一類能夠自身供能且無需照看的電源系統(tǒng)，熱電發(fā)電對(duì)這些應(yīng)用尤其合適。
[0003] 利用自然界溫差和工業(yè)廢熱均可用于熱電發(fā)電，它能利用自然界存在的非污染能 源，具有良好的綜合社會(huì)效益。另外，利用熱電材料制備的微型元件用于制備微型電源、微 區(qū)冷卻、光通信激光二極管和紅外線傳感器的調(diào)溫系統(tǒng)，大大拓展了熱電材料的應(yīng)用領(lǐng)域。 因此，熱電材料是一種有著廣泛應(yīng)用前景的材料，在環(huán)境污染和能源危機(jī)日益嚴(yán)重的今天， 進(jìn)行新型熱電材料的研究具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義和市場前景?，F(xiàn)有的熱電發(fā)電器件一般在熱 電片的兩側(cè)通過粘結(jié)劑粘結(jié)兩個(gè)散熱結(jié)構(gòu)，然而，現(xiàn)有的粘結(jié)劑一般為聚合物材料，不利于 熱量傳導(dǎo)，故，該熱電發(fā)電器件的效率較低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型提供一種采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件，可有效解決上述問題。
[0005] -種采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件，包括：
[0006] 熱電片，包括相對(duì)設(shè)置的熱端和冷端、多個(gè)第一電極、多個(gè)第二電極、多個(gè)p型熱電 結(jié)構(gòu)以及η型熱電結(jié)構(gòu)，所述第一電極設(shè)置于所述熱端的內(nèi)表面，所述第二電極設(shè)置于所述 冷端的內(nèi)表面，所述P型熱電結(jié)構(gòu)和η型熱電結(jié)構(gòu)交替間隔排列，并通過第一電極和第二電 極串聯(lián)；
[0007] 導(dǎo)熱鰭片以及散熱鰭片，分別通過銀漿膠粘結(jié)于所述熱端及所述冷端的外表面；
[0008] 其中，所述銀漿膠中包括銀粒子、固化劑以及環(huán)氧樹脂。
[0009] 優(yōu)選的，所述銀漿膠的厚度為10微米到100微米。
[0010] 優(yōu)選的，所述銀漿膠的厚度為20微米到50微米。
[0011] 優(yōu)選的，所述銀漿膠的厚度為30微米到40微米。
[0012]優(yōu)選的，所述環(huán)氧樹脂為雙酚型或酚醛型環(huán)氧樹脂。
[0013]優(yōu)選的，所述銀粒子的粒徑為500納米到5微米。
[0014]優(yōu)選的，所述銀粒子的粒徑為1微米到5微米。
[0015]優(yōu)選的，所述固化劑選自胺類固化劑、咪唑類固化劑和酸酐類固化劑。
[0016]本實(shí)用新型提供的采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件，通過導(dǎo)熱銀漿膠的使用，可以 提高熱量從熱端傳導(dǎo)到冷端的傳導(dǎo)效率，故，可以提高所述熱電發(fā)電器件的發(fā)電效率。另 外，本實(shí)用新型同優(yōu)化所述銀漿膠的性能參數(shù)，可以進(jìn)一步提高所述熱電發(fā)電器件的效率。
【附圖說明】
[0017] 圖1為采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖2為采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件的橫截面掃描電鏡照片圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖牵颂?所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，而非對(duì)本實(shí)用新型的限定。另外還需要說明 的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0020] 請(qǐng)參照?qǐng)D1-2,本實(shí)用新型提供一種采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件100,包括:熱電 片10、導(dǎo)熱鰭片12以及散熱鰭片13。所述導(dǎo)熱鰭片12以及所述散熱鰭片13分別通過銀漿膠 11粘結(jié)于所述熱電片10兩側(cè)。
[0021] 所述熱電片10包括封裝框架105、多個(gè)第一電極101、多個(gè)第二電極102、多個(gè)p型熱 電結(jié)構(gòu)103以及η型熱電結(jié)構(gòu)104。所述封裝框架105具有相對(duì)設(shè)置的熱端（圖中未標(biāo)示)和冷 端（圖中未標(biāo)示）。所述第一電極101設(shè)置于所述熱端的內(nèi)表面，所述第二電極102設(shè)置于所 述冷端的內(nèi)表面，所述P型熱電結(jié)構(gòu)103和η型熱電結(jié)構(gòu)104交替間隔排列，并通過第一電極 101和第二電極102串聯(lián)。
[0022] 所述導(dǎo)熱鰭片12以及所述散熱鰭片13分別通過所述銀漿膠11粘結(jié)于所述熱端及 所述冷端的外表面。所述銀衆(zhòng)膠11中包括80~90wt%的銀粒子、0.5~6wt%的固化劑以及 余量的環(huán)氧樹脂。當(dāng)銀粒子含量的增加時(shí)，雖然可以增加所述銀漿膠11的導(dǎo)熱性能，但是， 所述銀漿膠11的粘性會(huì)顯著降低。優(yōu)選的，所述銀漿膠中包括83~87wt%的銀粒子。更優(yōu)選 的，所述銀漿膠中包括84~86wt %的銀粒子。本實(shí)施例中，所述銀漿膠11中包括85wt %左右 的銀粒子。另外，當(dāng)所述銀粒子的粒徑過大時(shí)，不利于與界面形成有效接觸，故不利于增加 所述銀漿膠11的導(dǎo)熱性能;過小時(shí)，易于團(tuán)聚，不利于在環(huán)氧樹脂中分散，因此也不利于增 加所述銀漿膠11的導(dǎo)熱性能。所述銀粒子的粒徑為500納米到5微米。優(yōu)選的，所述銀粒子的 粒徑為1微米到5微米。本實(shí)施例中，所述銀粒子的粒徑為3微米左右。請(qǐng)參照?qǐng)D2,從圖2可以 看出，所述銀漿膠11與所述熱電片10及所述導(dǎo)熱鰭片12均形成良好的結(jié)合。
[0023]實(shí)驗(yàn)證明，一方面，當(dāng)所述銀漿膠11的厚度過大時(shí)，由于增加了熱傳導(dǎo)的距離，不 利于熱量的快速傳導(dǎo)；另一方面，當(dāng)所述銀漿膠11的厚度過小時(shí)，難以形成有效的粘結(jié)，熱 電片10和所述導(dǎo)熱鰭片12以及所述散熱鰭片13易于脫落。因此，優(yōu)選的，所述銀漿膠的厚度 為10微米到100微米。更優(yōu)選的，所述銀漿膠的厚度為20微米到50微米。本實(shí)施例中，所述銀 漿膠的厚度為30微米到40微米左右。所述環(huán)氧樹脂的類型不限，優(yōu)選的為雙酚型或酚醛型 環(huán)氧樹脂。所述固化劑選自胺類固化劑、咪唑類固化劑和酸酐類固化劑。
[0024] 所述散熱鰭片13和所述導(dǎo)熱鰭片12的材料均可以采用碳納米管，優(yōu)選的，采用有 序的碳納米管陣列，所述碳納米管陣列中的碳納米管基本沿垂直于所述冷端和所述熱端的 表面排列，從而提尚導(dǎo)熱效率。
[0025] 所述采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件100在使用時(shí)，所述導(dǎo)熱鰭片12可以和溫度高 的水等液體接觸，以傳導(dǎo)熱量給所述P型熱電結(jié)構(gòu)103和所述η型熱電結(jié)構(gòu)104;所述散熱鰭 片13可以和溫度低的水等液體接觸，以將傳導(dǎo)熱量所述ρ型熱電結(jié)構(gòu)103和所述η型熱電結(jié) 構(gòu)104的熱量傳導(dǎo)到熱電發(fā)電器件100的外部，從而形成從所述熱端到所述冷端的熱傳導(dǎo)通 路，進(jìn)而形成電流。
[0026] 進(jìn)一步的，為了獲得較佳的導(dǎo)熱鰭片12和散熱鰭片13的溫度，做如表1對(duì)比試驗(yàn)。
[0027] 表 1
[0028]
[0029]當(dāng)熱端的初始溫度為100°C，冷端的初始溫度為23°C時(shí)，經(jīng)過4分20秒左右，熱端的 溫度變?yōu)?3°C，冷端的溫度變?yōu)?4°C時(shí)，還可以保持電壓2.5伏特左右;而當(dāng)熱端的初始溫 度為80°C，冷端的初始溫度為23°C時(shí)，經(jīng)過3分左右，熱端的溫度變?yōu)?8°C，冷端的溫度變?yōu)?26°C，就難以檢測(cè)到電壓。由此，所述熱端的溫度優(yōu)選為70~100°C，所述冷端的溫度優(yōu)選為 20 ~30°C。
[0030]注意，上述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì) 理解，本實(shí)用新型不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明 顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，雖然通過以上實(shí)施例 對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了較為詳細(xì)的說明，但是本實(shí)用新型不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離 本實(shí)用新型構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本實(shí)用新型的范圍由所附 的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種采用銀漿粘結(jié)的熱電發(fā)電器件，其特征在于，包括:熱電片，包括相對(duì)設(shè)置的熱 端和冷端、多個(gè)第一電極、多個(gè)第二電極、多個(gè)P型熱電結(jié)構(gòu)以及η型熱電結(jié)構(gòu)，所述第一 電極設(shè)置于所述熱端的內(nèi)表面，所述第二電極設(shè)置于所述冷端的內(nèi)表面，所述P型熱電結(jié) 構(gòu)和η型熱電結(jié)構(gòu)交替間隔排列，并通過第一電極和第二電極串聯(lián);導(dǎo)熱鰭片以及散熱鰭 片，分別通過銀漿膠粘結(jié)于所述熱端及所述冷端的外表面;所述銀漿膠中包括均勻混合的 銀粒子、固化劑以及環(huán)氧樹脂，所述固化劑選自胺類固化劑、咪唑類固化劑和酸酐類固化 劑。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電發(fā)電器件，其特征在于，所述銀漿膠的厚度為10微米到 100微米。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱電發(fā)電器件，其特征在于，所述銀漿膠的厚度為20微米到 50微米。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱電發(fā)電器件，其特征在于，所述銀漿膠的厚度為30微米到 40微米。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電發(fā)電器件，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂為雙酚型或酚醛 型環(huán)氧樹脂。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電發(fā)電器件，其特征在于，所述銀粒子的粒徑為500納米 至Ij 5微米。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電發(fā)電器件，其特征在于，所述銀粒子的粒徑為1微米到5 微米。
【文檔編號(hào)】H01L35/02GK205488232SQ201620189789
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月11日
【發(fā)明人】張旻澍, 林建平, 林文倩, 曹寧, 楊欣昊
【申請(qǐng)人】廈門理工學(xué)院