一种热发电装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种热发电装置及其制备方法，装置包括分别掺杂于柔性基板两侧表面的P型半导体和N型半导体，以及封装柔性基板的第一柔性绝缘膜和第二柔性绝缘膜，P型半导体和N型半导体形成P‑N对，引出导线连接P型半导体和N型半导体，所述柔性基板呈波浪形，所述P型半导体和N型半导体位于柔性基板的峰脊。与现有技术相比，适用范围更广，灵活性强。

【技术实现步骤摘要】
一种热发电装置及其制备方法
本专利技术涉及热发电领域，尤其是涉及一种热发电装置及其制备方法。
技术介绍
热发电装置在现代科技技术中有着特殊的作用，在生活中扮演着重要的角色。手机，太阳能，空调，冰箱，穿戴设备，各种各样的智能产品在使用的过程中基本都具有温度梯度，因此，热发电装置具有很大的应用前景。当把热发电装置的应用放在人体可穿戴设备上时，灵活性、便携性和转换效率就成了研究的重点。目前，多使用硅作为基板，存在适用范围小、灵活度小的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种热发电装置及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种热发电装置，包括分别掺杂于柔性基板两侧表面的P型半导体和N型半导体，以及封装柔性基板的第一柔性绝缘膜和第二柔性绝缘膜，P型半导体和N型半导体形成P-N对，引出导线连接P型半导体和N型半导体，所述柔性基板呈波浪形，所述P型半导体和N型半导体位于柔性基板的峰脊。所述P型半导体有多个，所述N型半导体有多个，多个所述P型半导体与多个所述N型半导体形成多个P-N对，多个所述P-N对串联，多个所述P型半导体与多个所述N型半导体在峰谷形成缝隙。多个所述P型半导体与多个所述N型半导体沿峰脊等间距间隔排列。所述的P型半导体为碲化铋掺杂锑，所述N型半导体为碲化铋掺杂硒。所述的柔性基板为聚酰亚胺柔性基板。所述的第一柔性绝缘膜为PDMS膜，所述第二柔性绝缘膜为PDMS膜。所述的第一柔性绝缘膜和第二柔性绝缘膜通过热压工艺对柔性基板进行封装。一种所述热发电装置的制备方法，该方法包括以下步骤：S1：在柔性基板一侧表面旋涂光刻胶正胶；S2：盖上掩膜板用紫外光照射柔性基板；S3：对紫外光照射后的柔性基板进行前烘，改变光刻胶的特性使正胶变负胶，进行显影操作；S4：显影后，在柔性基板的表面掺杂P型半导体；S5：利用lift-off工艺对剩余的光刻胶和P型半导体进行剥离，得到一次结构；S6：在一次结构基础上，将掩膜板翻转，重复步骤S1-S5，表面掺杂N型半导体，形成P-N对；S7：通过真空热处理使柔性基板成为波浪形；S8：引出导线连接P型半导体和N型半导体；S9：采用第一柔性绝缘膜和第二柔性绝缘膜对柔性基板进行封装，得到热发电装置。S7中将柔性基板粘附在波形形状的载板上，通过真空热处理，使柔性基板形成波浪形。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)使用柔性基板，以及封装柔性基板的第一柔性绝缘膜和第二柔性绝缘膜，使整个热发电装置具有可弯折型，适用范围更广，环境要求没那么苛刻，可安装在自由曲面上。(2)柔性基板呈波浪形，所述P型半导体和N型半导体位于柔性基板的峰脊，该结构使热发电装置具有很好的折叠性能，方便携带。(3)P型半导体为碲化铋掺杂锑，N型半导体为碲化铋掺杂硒，可以让热能最大限度的转化为电能，可满足小功率电源的要求，可减小热发电装置的体积，提高灵活性。(4)整个热发电装置作为一种清洁能源，具有无噪音、无磨损、无介质泄露和重量轻等优点。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；附图标记：1为第一柔性绝缘膜；2为P型半导体；3为N型半导体；4为第二柔性绝缘膜；5为柔性基板；6为引出导线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例一种热发电装置，如图1所示，包括掺杂于柔性基板5单侧表面的P型半导体2和N型半导体3，以及封装柔性基板5的第一柔性绝缘膜1和第二柔性绝缘膜4，P型半导体2和N型半导体3连通形成P-N对，引出导线6连接P型半导体2和N型半导体3，柔性基板5呈波浪形，P型半导体2和N型半导体3位于柔性基板5的峰脊。具体而言：P型半导体2有多个，N型半导体3有多个，多个P型半导体2与多个N型半导体3形成多个P-N对，多个所述P-N对串联，多个P型半导体2与多个N型半导体3在峰谷形成缝隙，多个P型半导体2与多个N型半导体3沿峰脊等间距间隔排列。第一柔性绝缘膜1为PDMS膜，第二柔性绝缘膜4为PDMS膜，第一柔性绝缘膜1和第二柔性绝缘膜4通过热压工艺对柔性基板5进行封装。柔性基板5为聚酰亚胺柔性基板。P型半导体2为碲化铋掺杂锑，N型半导体3为碲化铋掺杂硒。整个热发电装置的结构尺寸：长x宽x高＝70x70x5(㎜)，塞贝克系数为160mV/K，碲化铋P-N对的电阻率为3.12x10-5Ωm，，采用的PDMS膜进行封装使得该热发电装置即使在9毫米的曲率半径下也不会断裂，温差为10K时最大输出约为1mW，交换功率可达4.09x10-4η。本实施例还提供一种上述热发电装置的制备方法，该方法包括以下步骤：S1：在柔性基板5上旋涂光刻胶正胶AZ5214E；S2：盖上掩膜板用紫外光照射柔性基板5；S3：对紫外光照射后的柔性基板5进行前烘，改变光刻胶的特性使正胶变负胶，进行显影操作；S4：显影后，在柔性基板5的表面掺杂P型半导体2；S5：利用lift-off工艺对剩余的光刻胶和P型半导体2进行剥离，得到一次结构；S6：在一次结构基础上，将掩膜板旋转180°，重复步骤S1-S5，表面掺杂N型半导体3，形成P-N对；S7：采用阵列制备，形成1991对P-N对，1991对P-N对串联；S8：将柔性基板5粘附在波形形状的载板上，通过真空热处理，使柔性基板5形成波浪形；S9：引出导线6连接P型半导体2和N型半导体3；S9：采用第一柔性绝缘膜1和第二柔性绝缘膜4对柔性基板5进行封装，得到热发电装置。工作原理如下：基于塞贝克理论，由于两种不同成分的均质导体组成闭合回路，可以构成传热部件，当PDMS封装膜的两面形成温度梯度时候，两者便会产生电动势，引出导线产生电流，其电流的大小与均质导体材料有关，与温差有关，与柔性基板的长短和直径无关，P-N对形成热电偶，可以用于测量温度，也可用于发电。因此该热发电装置可以用作小功率电源以及一些小型穿戴设备的能源提供装置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热发电装置，其特征在于，包括分别掺杂于柔性基板(5)两侧表面的P型半导体(2)和N型半导体(3)，以及封装柔性基板(5)的第一柔性绝缘膜(1)和第二柔性绝缘膜(4)，P型半导体(2)和N型半导体(3)形成P-N对，引出导线(6)连接P型半导体(2)和N型半导体(3)，所述柔性基板(5)呈波浪形，所述P型半导体(2)和N型半导体(3)位于柔性基板(5)的峰脊。/n

【技术特征摘要】
1.一种热发电装置，其特征在于，包括分别掺杂于柔性基板(5)两侧表面的P型半导体(2)和N型半导体(3)，以及封装柔性基板(5)的第一柔性绝缘膜(1)和第二柔性绝缘膜(4)，P型半导体(2)和N型半导体(3)形成P-N对，引出导线(6)连接P型半导体(2)和N型半导体(3)，所述柔性基板(5)呈波浪形，所述P型半导体(2)和N型半导体(3)位于柔性基板(5)的峰脊。


2.根据权利要求1所述的一种热发电装置，其特征在于，所述P型半导体(2)有多个，所述N型半导体(3)有多个，多个所述P型半导体(2)与多个所述N型半导体(3)形成多个P-N对，多个所述P-N对串联，多个所述P型半导体(2)与多个所述N型半导体(3)在峰谷形成缝隙。


3.根据权利要求2所述的一种热发电装置，其特征在于，多个所述P型半导体(2)与多个所述N型半导体(3)沿峰脊等间距间隔排列。


4.根据权利要求1所述的一种热发电装置，其特征在于，所述的P型半导体(2)为碲化铋掺杂锑，所述N型半导体(3)为碲化铋掺杂硒。


5.根据权利要求1所述的一种热发电装置，其特征在于，所述的柔性基板(5)为聚酰亚胺柔性基板。


6.根据权利要求1所述的一种热发电装置，其特征在于，所述的第一柔性绝缘膜(1)为P...

【专利技术属性】
技术研发人员：李以贵，邱霁玄，王欢，张成功，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31