專利名稱：高效能熱電材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效能熱電材料，尤指一種將一個(gè)熱電材料的一端涂布一個(gè)銀膠，通過加熱制成一種非均性熱電基材，其為一個(gè)具備高熱電優(yōu)值的高效能熱電材料。
背景技術(shù)：
常用的熱電材料主要是利用熱能轉(zhuǎn)換成電能，較適合應(yīng)用在制冷和溫差發(fā)電，而目前熱電技術(shù)發(fā)展所遇到的瓶頸是熱電材料的能源轉(zhuǎn)換效率偏低，而熱電轉(zhuǎn)換效率與材料的熱電優(yōu)值(ZT= Q2T/K P)關(guān)系密切，其中α所代表的是seebeck系數(shù)，其是指在常用的熱電材料兩端維持I度溫差所能產(chǎn)生的電壓，因此當(dāng)熱電優(yōu)值越高，表示能源轉(zhuǎn)換效率越好，但是常用的熱電材料都屬于均勻性的熱電材料，要獲得較高的熱電優(yōu)值相對(duì)有一定難度。此外，利用常用的熱電材料制成一個(gè)常用的熱電組件，而常用的熱電組件通過溫差產(chǎn)生電能，是由常用的熱電組件的兩金屬焊點(diǎn)導(dǎo)出電能，該兩金屬焊點(diǎn)分別位于常用的熱電組件的最低溫端和最高溫端，由于常用的熱電組件的熱端的溫度受限于金屬焊料接點(diǎn)較低的液化溫度，及常用的熱電組件冷熱兩端溫度差造成體積熱膨脹差異使焊料應(yīng)力增力口，易造成焊點(diǎn)破損使組件失效，而無法提升溫差范圍，組件效率不易最佳化。因此，如何改善常用的熱電材料，使常用的熱電材料能夠獲得較高的熱電優(yōu)值，并改善常用的熱電組件使用效率受限于焊料使用溫度的狀況，以解決熱端焊料溫度的限制，以及冷熱焊料端點(diǎn)熱膨脹差異的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效能熱電材料，在一個(gè)熱電基材一端涂布一個(gè)銀膠，并通過一個(gè)加熱器對(duì)已涂布該銀膠的熱電基材進(jìn)行一個(gè)加熱程序，以制作成一種非均性熱電基材，再使用該加熱器對(duì)該非均性熱電基材的摻雜區(qū)域進(jìn)行加熱，以達(dá)到獲得一個(gè)高熱電優(yōu)值的目的。為達(dá)到上述目的的技術(shù)手段是:本發(fā)明提供的高效能熱電材料，包括:一個(gè)熱電基材；一個(gè)涂布在該熱電基材一端的銀膠；一個(gè)對(duì)已涂布該銀膠的熱電基材進(jìn)行加熱的加熱器，以制作成一種非均性熱電
基材O其中，該熱電基材，包括一個(gè)高載子濃度區(qū)域及一個(gè)低載子濃度區(qū)域。其中，該銀膠，由銀元素制作而成。其中，該非均性熱電基材，具有一個(gè)非摻雜區(qū)域及一個(gè)摻雜區(qū)域。其中，該非均性熱電基材的摻雜區(qū)域，借助一個(gè)測(cè)量設(shè)備的加熱器賦予一個(gè)溫度差，并由該測(cè)量設(shè)備測(cè)量獲得一個(gè)高熱電優(yōu)值。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種高效能熱電材料，利用非均性熱電材料電能導(dǎo)出的兩端點(diǎn)都位于低溫端，進(jìn)而解決熱端焊料溫度的限制，及焊料端點(diǎn)熱膨脹差異的目的。
為達(dá)到上述目的的技術(shù)手段是:本發(fā)明提供的高效能熱電材料，包括:一個(gè)熱電基材；以及一個(gè)銀膠，涂布在該熱電基材的一端；其中將涂布有該銀膠的熱電基材通過一個(gè)高溫爐進(jìn)行一個(gè)加熱擴(kuò)散程序，以制作成一種非均性熱電基材，并將該非均性熱電基材放置在一個(gè)熱電致冷組件上，且對(duì)該熱電致冷組件通一個(gè)電流，使該熱電致冷組件產(chǎn)生一個(gè)熱能，對(duì)該非均性熱電基材進(jìn)行一個(gè)加熱程序，且產(chǎn)生一個(gè)第一個(gè)溫度差，以獲得一個(gè)正向電壓。其中，該熱電致冷組件通一個(gè)反向電流，使該熱電致冷組件產(chǎn)生一個(gè)致冷，對(duì)該非均性熱電基材進(jìn)行一個(gè)降溫程序，并產(chǎn)生一個(gè)第二溫度差，以獲得一個(gè)反向電壓。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn):使常用的熱電材料能夠獲得較高的熱電優(yōu)值，并改善常用的熱電組件使用效率受限于焊料使用溫度的狀況，從而解決熱端焊料溫度的限制，以及冷熱焊料端點(diǎn)熱膨脹差異的問題。


圖1a為本發(fā)明高效能熱電材料與摻雜元素進(jìn)行摻雜的示意圖；圖1b為本發(fā)明高效能熱電材料的第一實(shí)施例通過摻雜加熱過程以制作一種非均性熱電基材的制作示意圖；圖2為本發(fā)明高效能熱電材料的第一實(shí)施例經(jīng)加熱程序所獲得原子濃度數(shù)據(jù)圖；圖3為本發(fā)明高效能熱電材料的第一實(shí)施例進(jìn)行加熱測(cè)量示意圖；圖4為本發(fā)明高效能熱電材料的第一實(shí)施例經(jīng)加熱測(cè)量獲得的電壓數(shù)據(jù)圖；以及圖5a至圖5b為本發(fā)明高效能熱電材料的第二實(shí)施例示意圖。附圖標(biāo)記說明:11熱電基材；12銀膠；14非均性熱電基材；15測(cè)量設(shè)備；16熱電致冷組件；141非摻雜區(qū)域；142摻雜區(qū)域；151正極測(cè)量棒；152負(fù)極測(cè)量棒；153加熱器。
具體實(shí)施例方式請(qǐng)同時(shí)參閱圖1a至圖1b所示，本發(fā)明所提供的高效能熱電材料，為先選自一個(gè)熱電基材11 (如圖1a所示)，其包含一個(gè)高載子濃度區(qū)域與一個(gè)低載子濃度區(qū)域(圖中未示)，再將銀元素制作成一個(gè)銀膠12，接著將該銀膠12涂布在該熱電基材11的一端，并使用一個(gè)高溫爐(圖中未示)對(duì)已涂布該銀膠12的熱電基材11進(jìn)行一個(gè)加熱擴(kuò)散程序，該加熱擴(kuò)散程序以250°C 350°C的溫度對(duì)涂布有該銀膠12的熱電基材11持續(xù)加熱兩小時(shí)，使該銀膠12能夠摻雜到該熱電基材11的一端內(nèi)，以制作成一種非均性熱電基材14,而該非均性熱電基材14為一個(gè)具有高摻雜銀原子的熱電材料。該熱電基材11在經(jīng)過該銀膠12摻雜，并再通過該加熱擴(kuò)散程序的高溫制程后，制作成該非均性熱電材料14 (如圖1b所示)，其兩端則會(huì)產(chǎn)生巨大的載子濃度差異，再將該非均性熱電材料14放置在一個(gè)測(cè)量設(shè)備15上，且使用該測(cè)量設(shè)備15的加熱器153在該非均性熱電材料14有摻雜的一端進(jìn)行加熱，使該非均性熱電材料14的兩端分別會(huì)有不同的溫度，讓該非均性熱電材料14兩端的溫度產(chǎn)生一個(gè)溫度差，當(dāng)該非均性熱電材料14的兩端因該溫度差產(chǎn)生時(shí)，并通過該測(cè)量設(shè)備15的正負(fù)極測(cè)量棒151、152，分別跨接在該非均性熱電材料14的兩端進(jìn)行測(cè)量，會(huì)獲得一個(gè)高電位差，且與溫度差相除后，其seebeck系數(shù)會(huì)明顯提升。
請(qǐng)參閱圖2所示，為本發(fā)明第一實(shí)施例該熱電基材11在涂布該銀膠12后，并通過該高溫爐(圖中未示)進(jìn)行該加熱擴(kuò)散程序時(shí)，則該熱電材料11因該加熱擴(kuò)散程序，使得在摻雜過程，該熱電材料11的原子濃度會(huì)產(chǎn)生變化，由圖中可看出，在300°c時(shí)，該銀膠12內(nèi)的銀原子在加熱后，通過一個(gè)熱擴(kuò)散開始進(jìn)入該熱電基材11的一端內(nèi)，使該熱電基材11摻雜區(qū)域的原子濃度會(huì)呈梯度緩降。再者，在320°C時(shí)，該熱電基材11 一端進(jìn)行摻雜區(qū)域的原子濃度，因該銀膠12的銀原子在加熱后，通過該熱擴(kuò)散摻雜進(jìn)入該熱電基材11 一端內(nèi)，使該熱電基材11的原子濃度開始呈梯度緩降。又，在360°C時(shí)，該熱電基材11 一端進(jìn)行摻雜區(qū)域的原子濃度，因該銀膠12的銀原子已摻雜進(jìn)入，故該熱電基材11的原子濃度下降較快，呈現(xiàn)直線緩降。請(qǐng)參閱圖3及圖4所示，為本發(fā)明第一實(shí)施例在該非均性熱電基材14的摻雜區(qū)域142端使用該加熱器153進(jìn)行加熱，以該測(cè)量設(shè)備15的正極測(cè)量棒151和該負(fù)極測(cè)量棒152，分別跨接在該非均性熱電基材14的非摻雜區(qū)域141和該摻雜區(qū)域142上，其中該負(fù)極測(cè)量棒152在該非摻雜區(qū)域141，而該正極測(cè)量棒151則在該摻雜區(qū)域142且靠近加熱端，所測(cè)量獲得一個(gè)第一高電壓值為較高，當(dāng)該正極測(cè)量棒151由靠近加熱端向該非摻雜區(qū)域141方向移動(dòng)，所測(cè)量出來的一個(gè)第二電壓值會(huì)逐漸降低，該正極測(cè)量棒151位在非摻雜區(qū)域141和該摻雜區(qū)域142之間，所測(cè)量的第三電壓值為最低。若將該非均性熱電基材14轉(zhuǎn)變方向，使該非均性熱電基材14的非摻雜區(qū)域141與該加熱器153接觸，并更改為自該非摻雜區(qū)域141端進(jìn)行加熱，再將該測(cè)量設(shè)備15的正極測(cè)量棒151和該負(fù)極測(cè)量棒152，分別跨接在該非摻雜區(qū)域141和該摻雜區(qū)域142上，所測(cè)量獲得一個(gè)第四電壓值會(huì)比該第一高電壓值更低。由上述可知，該加熱器153對(duì)該摻雜區(qū)142進(jìn)行加熱后，通過該測(cè)量設(shè)備15進(jìn)行測(cè)量，所測(cè)量獲得的電壓值則相對(duì)會(huì)比由該非摻雜區(qū)域141進(jìn)行加熱所測(cè)量的電壓值，及介于該非摻雜區(qū)域141與該摻雜區(qū)142間所測(cè)量的電壓值高出更多。請(qǐng)參閱圖5a及圖5b所示，為本發(fā)明第二實(shí)施例，為將該非均性熱電基材14放置在一個(gè)熱電致冷組件16 (ThermoElectric Cooling)上,使該非均性熱電基材14位于該熱電致冷組件16 (ThermoElectric Cooling)上方,先對(duì)該熱電致冷組件16通一個(gè)電流,讓該熱電致冷組件16通該電流后產(chǎn)生一個(gè)熱能，且該熱電致冷組件16因通該電流產(chǎn)生該熱能后能夠?qū)υ摲蔷詿犭娀?4進(jìn)行一個(gè)加熱程序，使得該非均性熱電基材14的上下端(即與該非均性熱電基材14呈垂直方向)產(chǎn)生一個(gè)第一個(gè)溫度差，其為正向溫度差(Z軸方向?yàn)闇夭罘较?，則在該非均性熱電基材14的上下端產(chǎn)生有該第一個(gè)溫度差時(shí)，該非均性熱電基材14的左右端(即與該非均性熱電基材14呈水平方向)通過測(cè)量會(huì)獲得一個(gè)正向電壓。再者，將該熱電致冷組件16通一個(gè)反向電流(如圖5b所示)，讓該熱電致冷組件16通該反向電流后產(chǎn)生一個(gè)致冷，使該熱電致冷組件16因通該反向電流產(chǎn)生該致冷后能夠?qū)υ摲蔷詿犭娀?4進(jìn)行一個(gè)降溫程序(或致冷程序)，讓該非均性熱電基材14的上下端產(chǎn)生一個(gè)第二溫度差，其為反向溫度差(Z軸方向?yàn)闇夭罘较?，當(dāng)該非均性熱電基材14的上下端產(chǎn)生有該第二溫度差時(shí)，則該非均熱電基材14的左右端通過測(cè)量會(huì)獲得一個(gè)反向電壓。
由此可知，本發(fā)明的高效能熱電材料，通過該熱電基材11 一端涂布該銀膠12，并經(jīng)過該高溫爐對(duì)已涂布該銀膠12的熱電基材11進(jìn)行該加熱擴(kuò)散程序，以制作成該非均性熱電基材14，再通過該測(cè)量設(shè)備15測(cè)量，即可得到一個(gè)具備高熱電優(yōu)值的熱電材料。以上這些實(shí)施例僅是范例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高效能熱電材料，其特征在于，該材料包括: 一個(gè)熱電基材；以及 一個(gè)銀膠，涂布在該熱電基材的一端； 其中，將涂布有該銀膠的熱電基材通過一個(gè)高溫爐進(jìn)行一個(gè)加熱擴(kuò)散程序，以制作成一種非均性熱電基材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效能熱電材料，其特征在于，該熱電基材，包括一個(gè)高載子濃度區(qū)域及一個(gè)低載子濃度區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效能熱電材料，其特征在于，該銀膠，由銀元素制作而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效能熱電材料，其特征在于，該非均性熱電基材，具有一個(gè)非摻雜區(qū)域及一個(gè)摻雜區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效能熱電材料，其特征在于，該非均性熱電基材的摻雜區(qū)域，借助一個(gè)測(cè)量設(shè)備的加熱器賦予一個(gè)溫度差，并由該測(cè)量設(shè)備測(cè)量獲得一個(gè)高熱電優(yōu)值。
6.一種高效能熱電材料,其特征在于,該材料包括: 一個(gè)熱電基材；以及 一個(gè)銀膠，涂布在該熱電基材的一端； 其中將涂布有該銀膠的熱電基材通過一個(gè)高溫爐進(jìn)行一個(gè)加熱擴(kuò)散程序，以制作成一種非均性熱電基材，并將該非均性熱電基材放置在一個(gè)熱電致冷組件上，且對(duì)該熱電致冷組件通一個(gè)電流，使該熱電致冷組件產(chǎn)生一個(gè)熱能，對(duì)該非均性熱電基材進(jìn)行一個(gè)加熱程序，且產(chǎn)生一個(gè)第一個(gè)溫度差，以獲得一個(gè)正向電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效能熱電材料，其特征在于，該熱電致冷組件通一個(gè)反向電流，使該熱電致冷組件產(chǎn)生一個(gè)致冷，對(duì)該非均性熱電基材進(jìn)行一個(gè)降溫程序，并產(chǎn)生一個(gè)第二溫度差，以獲得一個(gè)反向電壓。
全文摘要
一種高效能熱電材料，通過在一個(gè)熱電基材的一端，涂布一個(gè)銀膠，并借助一個(gè)高溫爐對(duì)已涂布該銀膠的熱電基材進(jìn)行一個(gè)加熱擴(kuò)散程序，以制作成一種非均性熱電基材，該非均性熱電基材能夠達(dá)到高熱電優(yōu)值的目的。
文檔編號(hào)H01L35/28GK103094468SQ20111041739
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者廖建能, 黃泓憲, 吳歷杰, 林幸嫻, 盧孟珮, 邱建豪 申請(qǐng)人:廖建能