一種利用餘熱的低溫半導體發電裝置的製作方法

2023-09-22 19:36:25

專利名稱：一種利用餘熱的低溫半導體發電裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種低溫餘熱發電裝置，利用主要由高效的半導體熱電材料組成的發 電裝置將100°c左右的低溫餘熱直接轉換成電能。
背景技術：
近年來，隨著全球經濟地高速發展對能源特別是化石能源的需求在急速增加，而 隨之產生的能源危機和環境問題也越來越嚴重。與此同時，在日常生產和生活中化石能源 產生的熱量有很大一部分並沒有被利用而是作為餘熱或者廢熱浪費掉了。若是能夠將這一 部分能量再利用，就能節約大量能源，有效地緩解現有的能源和環境危機。半導體熱電材料 是利用材料本身的熱電效應實現熱能與電能之間直接轉換的能源材料。熱電效應包括相互 關聯的三個效應塞貝克Geebeck)效應、珀爾帖(Peltier)效應和湯姆遜CThomson)效 應。其中熱電發電利用的是其塞貝克效應，即當P、η兩種半導體兩端的溫度不同時在半導 體兩端就有電勢差，接上一個外接迴路後就有電流流過，實現溫差發電。由於半導體熱電材 料具有體積小、可靠性高、無汙染、無噪音且有溫差就能發電的特點被應用到本低溫餘熱發 電器中，可以有效地再利用傳統的發電機無法使用的低溫餘熱。而目前的太陽能發電已開 始採用聚光晶體矽太陽能電池組件發電，其利用聚光鏡聚集強烈的太陽光照射單晶體矽太 陽能電池片發電，其發電效率遠超過現有的普通太陽光照射晶體矽太陽能電池片，但是由 於照射光線的強烈，單晶體矽太陽能電池片產生大的熱量，為了防止過熱引起發電效率的 降低，需要用冷缺裝置將單晶體矽太陽能電池片上的熱散發，因此如果能對此熱能加以利 用，則可以大幅度提高整體的太陽能發電效率。此外也可以將一些其它的中小型設備的餘 熱加以回收利用。

發明內容
本發明的目的是提供一種熱源溫度在100°C附近的小型低溫發電裝置，以解決一 些中小型設備的餘熱的再利用問題。本發明設計一種利用餘熱的低溫半導體發電裝置，包 括集熱裝置、碲化鉍基熱電發電器及散熱冷卻系統組成，其特徵在於熱電發電器採用了多 個高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元件，為長方形的薄片結構，多個熱電轉換元件進行 了串聯連接，在頂部和底部各放置一塊陶瓷片並夾緊，頂部陶瓷片上黏附一片導熱矽膠片， 各熱電轉換元件間通過鋁電極進行連接，連接好的熱電轉換元件矩陣中填充多孔聚合物密 封。其特徵在於集熱裝置為陶瓷板。其特徵在於散熱冷卻系統為底部的陶瓷板，底部的 陶瓷板為鱗狀結構。本發明的優點是可以回收熱源溫度在100°C附近的中小型設備的餘熱， 使其能夠再利用，從而降低能源的消耗。


圖1為本發明的結構示意圖，圖2為49個發電元件進行了串聯連接，組成了一個 7*7的矩陣，圖1中1、2是P型和N型的碲化鉍基半導體發電元件，3是連接元件的鋁電極，4是填充的多孔聚合物，5是頂部陶瓷板，6是底部陶瓷板，7是導熱矽膠片，圖2中8是發電 元件，4是填充的多孔聚合物。下面結合附圖和施工實例對本發明作詳細使用說明。
具體實施例方式圖中包括集熱裝置、碲化鉍基熱電發電器及散熱冷卻系統組成，其特徵在於熱電 發電器採用了多個高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元件，為長方形的薄片結構，多個熱 電轉換元件進行了串聯連接，在頂部和底部各放置一塊陶瓷片並夾緊，頂部陶瓷片上黏附 一片導熱矽膠片，各熱電轉換元件間通過鋁電極進行連接，連接好的熱電轉換元件矩陣中 填充多孔聚合物密封。其特徵在於集熱裝置為陶瓷板。其特徵在於散熱冷卻系統為底部 的陶瓷板，底部的陶瓷板為鱗狀結構。當有工業上的中小型設備的餘熱傳遞到導熱矽膠片 粘貼的散熱器後，熱通過導熱矽膠片在傳遞到高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元件頂部 的陶瓷片上，並在高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元件的上下陶瓷片之間產生溫差，從 而高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元件有電流產生，而高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉 換元件底部的陶瓷板為鱗狀結構是可以更好地散熱，維持高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉 換元件上下部的陶瓷板有溫差，並持續產生電流輸出。
權利要求
1.一種利用餘熱的低溫半導體發電裝置，包括集熱裝置、碲化鉍基熱電發電器及散熱 冷卻系統組成，其特徵在於熱電發電器採用了多個高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元 件，為長方形的薄片結構，多個熱電轉換元件進行了串聯連接，在頂部和底部各放置一塊陶 瓷片並夾緊，頂部陶瓷片上黏附一片導熱矽膠片，各熱電轉換元件間通過鋁電極進行連接， 連接好的熱電轉換元件矩陣中填充多孔聚合物密封。
2.按權利要求1所述的一種利用餘熱的低溫半導體發電裝置，其特徵在於集熱裝置 為高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元件頂部的陶瓷板。
3.按權利要求1所述的一種利用餘熱的低溫半導體發電裝置，其特徵在於散熱冷卻 系統為高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元件底部的陶瓷板，底部的陶瓷板為鱗狀結構。
全文摘要
本發明屬於一種低溫餘熱發電裝置，利用主要由高效的半導體熱電材料組成的發電裝置將100℃左右的低溫餘熱直接轉換成電能。包括集熱裝置、碲化鉍基熱電發電器及散熱冷卻系統組成，其特徵在於熱電發電器採用了多個高性能的P/N型碲化鉍基熱電轉換元件，為長方形的薄片結構，多個熱電轉換元件進行了串聯連接，在頂部和底部各放置一塊陶瓷片並夾緊，頂部陶瓷片上黏附一片導熱矽膠片，各熱電轉換元件間通過鋁電極進行連接，連接好的熱電轉換元件矩陣中填充多孔聚合物密封。本發明的優點是可以回收熱源溫度在100℃附近的中小型設備的餘熱，使其能夠再利用，從而降低能源的消耗。
文檔編號H02N11/00GK102104353SQ200910201469
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優先權日2009年12月18日
發明者倪開祿, 張劍, 張聞斌, 李長嶺 申請人:上海超日太陽能工程有限公司, 上海超日太陽能科技股份有限公司