[发明专利]通过增材制造彼此接触的梳状件来制造热电装置的方法

说明书

本文描述了一种用于制造热电装置的方法，其中在组装在一起并且电连接之前制造各自成形为梳状件的由第一掺杂材料形成的第一部分和由第二掺杂材料形成的第二部分。然后，第一部分的第一基部分割成至少一个第一区域，并且第二部分的第二基部分割成至少一个第二区域。由第一区域分开的第一部分的每个第一分支和第二部分的每个第二分支分别构成热电结的第一元件和第二元件，其经由第二基部的连结它们的部分电连接在一起。另外，由第二区域分开的每个第一分支和每个第二分支分别构成热电结的第一元件和第二元件，其经由第一基部的连接它们的部分电连接。

技术领域

本发明涉及一种用于制造热电装置的方法，该热电装置包括多个热电结(thermoelectric junction)，其中每个热电结一方面布置在热电装置的第一热侧和第二热侧之间，另一方面包括在所述第一热侧和所述第二热侧之间延伸的根据第一掺杂类型掺杂的第一元件，以及在所述第一热侧和所述第二热侧之间延伸的根据第二掺杂类型掺杂的第二元件，第一元件和第二元件在所述第一热侧和所述第二热侧中的一个热侧处电连接在一起并且允许产生热电效应。

本发明允许制造一种热电装置，其中热电装置的每个热电结配置为产生热电效应，特别是在热电装置的操作期间。在塞贝克模式(Seebeck mode)中，热电效应使得该至少一个热电结在受到施加到热电装置的其第一热侧与其第二热侧之间的温差时能够产生电能。在帕尔贴模式中(Peltier mode)，热电效应使得该至少一个热电结在受到对所述至少一个热电结供电的电能时能够产生热能(第一热侧和第二热侧之间的温差)。

背景技术

以已知的方式，并且如图1所示，热电装置100可以包括一组由热电材料制成的第一衬垫101和一组由与第一衬垫101的热电材料不同的热电材料制成的第二衬垫102。第一衬垫101和第二衬垫102电连接，以便在热电装置100的第一侧104(例如称为热侧)和热电装置100的第二侧105(例如称为冷侧)之间形成热电结103。每个热电结103包括一个第一衬垫101和一个第二衬垫102。对于每个热电结103，电连结元件106允许电连接相应热电结103的第一衬垫101和第二衬垫102，在本领域中也称为NP结。连接元件107允许将热电结103串联和/或并联地电连接在一起。图1的热电装置100由几个第一衬垫101和第二衬垫102组成，该第一衬垫和第二衬垫串联地电连接并且并联地热连接，以便形成四个热电结103。特别地，在本领域中，第一衬垫101和第二衬垫102也分别被称为N衬垫和P衬垫，N衬垫是具有N型导电性的衬垫(也就是说，构成其的材料具有严格为负的塞贝克系数)，而P衬垫是具有P型导电性的衬垫(也就是说，构成其的材料具有严格为正的塞贝克系数)。

通常，考虑到第一衬垫和第二衬垫的尺寸(特别是高度和截面)是相同的，用作能量发生器，特别是电能发生器的热电装置100的电性能可以简化的方式通过以下方式确定：

-内部电阻，表示为Rint，例如以以下方式(表示为后面的等式(1))确定：

R_int＝N×ρnp×H/A

其中N是热电装置的热电结的数量，H是热电装置100的一个热电结的一个第一衬垫101的高度，此高度H是根据与第一侧104和第二侧105正交的轴线测量的，A是所述第一衬垫101的截面的被认为与测量H的方向正交的表面积，并且ρnp对应于所述第一衬垫101的电阻率(此电阻率被认为对于每个第一衬垫101和每个第二衬垫102是相同的)；

-输出电压，表示为V，其可以以下方式(表示为后面的等式(2))确定：

V＝N×Snp×ΔT

其中Snp是与热电装置的一个热电结相关联的塞贝克系数，Snp是Sp和Sn之间的差，ΔT是热电结所经受的第一侧104和第二侧105之间的有效温差，N是热电装置的热电结的数量，Sp是例如用于形成每个第二衬垫102的P型材料的塞贝克系数，Sn是用于形成每个第一衬垫101的N型材料的塞贝克系数；