[发明专利]一种热电式发电机及其制备方法

说明书

本发明提供一种热电式发电机及其制备方法，该热电式发电机包括绝热基板及热电式发电机结构，其中，绝热基板中设有多个间隔且呈阵列排布的通孔；热电式发电机包括热端导电互连层、冷端导电互连层及间隔设置的热电偶，且热电偶由间隔预设距离且由第一柔性薄膜和设有第一分隔槽的第一导电类型薄膜层卷曲形成的第一导电类型热电臂与由第二柔性薄膜和设有多个第二分隔槽的第二导电类型薄膜层卷曲形成第二导电类型热电臂组成，热端导电互连层电连接热电偶顶端，冷端导电互连层电连接相邻两热电偶的底端。本发明通过分别于第一导电类型薄膜层及第二导电类型薄膜层中形成多个间隔排列的第一分隔槽及第二分隔槽，实现了纳米薄膜于热电领域的应用。

技术领域

本发明属于微机电系统技术领域，涉及一种热电式发电机及其制备方法。

背景技术

随着煤炭、石油等非可再生资源的减少，现代社会的能源问题越来越突出，实现低品位热能的有效利用不仅可以节约资源、减少碳排放，缓解日益突出的能源问题，而且在特殊场合下能够为无线网络传感节点供电，有助于实现小型化、自供能和易维护的传感网络。热电式发电机作为将热能转换为电能的核心器件，材料的选择和器件结构的设计对于提升热电式发电机的性能都十分关键。从材料角度需要选择热电优值(Thermoelectric figureof merit，也称ZT值)较大的热电材料，从器件结构的角度需要优化器件的热流路径，减小串联寄生热阻、增大并联寄生热阻。异质结纳米薄膜在异质结界面附件存在二维电子气，故在界面方向上ZT的理论值相对较大，是制备高性能热电式发电机的潜在应用材料，但是基于纳米薄膜实现垂直型结构的热电式发电机难度较大。

因此，急需寻找一种基于纳米薄膜实现垂直型结构的热电式发电机。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种热电式发电机及其制备方法，用于解决现有技术中纳米薄膜难以实现垂直型结构的热电式发电机的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种热电式发电机，包括：

绝热基板，设有多个间隔且呈阵列排布的通孔；

热电式发电机结构，包括热端导电互连层、冷端导电互连层及间隔设置的热电偶，其中，所述热电偶包括第一导电类型热电臂及与所述第一导电类型热电臂间隔预设距离的第二导电类型热电臂，且所述第一导电类型热电臂与所述第二导电类型热电臂依次交替插入所述通孔中，所述热端导电互连层电连接所述热电偶中的所述第一导电类型热电臂与所述第二导电类型热电臂的顶端，所述冷端导电互连层电连接相邻两所述热电偶中的所述第一导电类型热电臂与所述第二导电类型热电臂的底端，所述第一导电类型热电臂由第一柔性薄膜和位于所述第一柔性薄膜上的第一导电类型薄膜层卷曲形成，所述第二导电类型热电臂由第二柔性薄膜和位于所述第二柔性薄膜上的第二导电类型薄膜层卷曲形成，且所述第一导电类型薄膜层上设有多个间隔排列的第一分隔槽，所述第二导电类型薄膜层上设有多个间隔排列的第二分隔槽。

可选地，所述第一导电类型薄膜层包括第一导电类型异质结层，所述第一导电类型异质结层包括第一禁带宽度的第一导电类型碲化铋层与第二禁带宽度的第一导电类型碲化铋层，所述第二导电类型薄膜层包括第二导电类型异质结层，所述第二导电类型异质结层包括第三禁带宽度的第二导电类型碲化铋层与第四禁带宽度的第二导电类型碲化铋层，且所述第一禁带宽的第一导电类型碲化铋层的禁带宽度值大于所述第二禁带宽度的第一导电类型碲化铋层的禁带宽度值，所述第三禁带宽度的第二导电类型碲化铋层的禁带宽度值大于所述第四禁带宽度的第二导电类型碲化铋层禁带宽度值。

可选地，所述第一禁带宽度的所述第一导电类型碲化铋层与所述第二禁带宽度的第一导电类型碲化铋层的厚度均小于50nm，所述第三禁带宽度的第二导电类型碲化铋层与所述第四禁带宽度的第二导电类型碲化铋层的厚度均小于50nm。