專利名稱：由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件和集成化微型溫差電器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于溫差電技術領域，特別涉及一種由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件和集成化微型溫差電器件。
背景技術：
基于溫差電效應制備的溫差電器件主要有1)溫差電池；2)溫差電制冷器；3)溫差電紅外探測器；4)溫差電測溫儀。溫差電池是將溫差轉換為電能的溫差電器件，它能夠利用各種熱能進行發(fā)電，尤其在低品質熱能利用方面優(yōu)勢顯著。溫差電池的特點是清潔、無噪音、無有害排放、高效可靠、使用壽命長，是一種綠色、環(huán)保的物理電源。溫差電制冷器則是將電能轉換為熱能的溫差電器件。溫差電制冷器的特點是清潔、無噪音、無有害物質排放、高效可靠、使用壽命長。溫差電紅外探測器以及溫差電測溫儀則是利用溫差電元件的熱—電效應進行紅外成像以及溫度測試的儀器。
現有的溫差電器件的結構，一種是采用冶金或者燒結的方法制造的塊體溫差電材料制造，由這種塊狀溫差電材料制造的溫差電器件的溫差沿著塊狀材料的厚度方向建立，造成溫差電器件的體積大，效率低，應用受到很大限制；另一種是采用物理氣相沉積或者電化學沉積的方法制造的薄膜結構溫差電材料制造，由這種薄膜結構溫差電材料制造的溫差電器件體積小，實現了溫差電器件的微型化，但其溫差仍然如塊體溫差電材料那樣沿著薄膜的厚度方向建立，由于薄膜材料的厚度在微米尺度，沿微米尺度的薄膜厚度方向很難建立起大的溫差，造成溫差電器件的效率低下。
本專利提出了一種全新結構的由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件和集成化溫差電器件。這種全新結構的溫差電器件的最大特點，是其溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立，完全解決了目前所大量采用的沿著溫差電材料薄膜的厚度方向建立溫差所帶來的不足。

發(fā)明內容
本發(fā)明提出了一種全新結構的由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件和集成化微型溫差電器件。
本發(fā)明的技術方案如下本發(fā)明的由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件，這種單層溫差電器件是由P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯或者電并聯而成，溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立，具有導電引出裝置。
所述的導電引出裝置是左、右極耳結構或者內連極耳結構，外形呈薄膜狀具有左、右極耳結構的單層溫差電器件由絕緣材料層18、P型溫差電薄膜材料單體1、N型溫差電薄膜材料單體2、單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5構成；
具有內連極耳結構的單層溫差電器件由絕緣材料層18、P型溫差電薄膜材料單體1、N型溫差電薄膜材料單體2、單層層內導電體3、有孔極耳13、無孔極耳15、極耳孔14構成；所述的單層溫差電器件中的單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5、有孔極耳13以及無孔極耳15或電絕緣材料層18是由單層材料或二層以上的材料層組成；二層以上材料層的材料、尺寸和形狀是相同或不同的；所述的電絕緣材料層18是有機電絕緣材料或者高分子電絕緣材料或者無機電絕緣材料；單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5、有孔極耳13以及無孔極耳15材質？由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件所集成的集成化微型溫差電器件，集成化微型溫差電器件是通過將由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件通過它們之間的電串聯或者電并聯而成的內部具有層狀結構的集成化溫差電器件，其溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立；集成化微型溫差電器件的外部結構包括電絕緣導熱層6、負極極板8和正極極板9。采用單層結構的導電材料層或者二層以上結構的導電材料層的負極極板8和正極極板9的位置設置在集成化微型溫差電器件的一個面或二面上，負極極板8和正極極板9的局部可用電絕緣材料覆蓋。
所述的集成化微型溫差電器件設置有外封裝層19，電絕緣導熱層6的表面設置有硬質外殼7。
所述的集成化微型溫差電器件內部的單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯形成集合體對由具有左、右極耳結構的單層溫差電器件形成的集合體中，相鄰的二個單層溫差電器件之間是通過位于極耳端面的極耳端面導電連接層10相互連接在一起以實現集合體中各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯；對由具有內連極耳結構的單層溫差電器件形成的集合體中，各單層溫差電器件內部的有孔極耳13和無孔極耳15的位置基本相同，集合體中相鄰的二個單層溫差電器件之間是通過位于極耳孔內的極耳孔內導電連接層16相互連接在一起以實現集合體中各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯；集合體中的各單層溫差電器件之間通過電絕緣連接層17結合在一起。
所述的構成集成化微型溫差電器件單層層內導電體3的各層導電材料的材質、構成集成化微型溫差電器件左極耳4和右極耳5的各層導電材料的材質、構成有孔極耳13、無孔極耳15以及極耳孔內導電連接層16的各層導電材料的材質、構成正極極板9和負極極板8的各層導電材料的材質、構成極耳孔內導電連接層16的各層導電材料的材質、構成極耳端面導電連接層10的各層導電材料的材質均需具有良好的導電性能，各層導電材料的材質可以相同也可以不同，它們可以是導電高分子材料，也可以是金屬材料。
所述的電絕緣粘結層17的材質是有機粘結劑，或者是高分子粘結劑，或者是無機粘結劑。所述的外封裝層19的材質是有機、無機或者高分子的電絕緣性材料。所述的電絕緣導熱層6的材質是有機、無機或者高分子的兼具電絕緣性能和導熱性能的材料。
具體詳細描述如下本發(fā)明提出的由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件的結構，其溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立。其結構特征是單層溫差電器件是由大量P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯或者電并聯而成，具有左、右極耳結構或者內連極耳結構，外形呈薄膜狀。具有左、右極耳結構的單層溫差電器件由絕緣材料層18、P型溫差電薄膜材料單體1、N型溫差電薄膜材料單體2、單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5構成。具有內連極耳結構的單層溫差電器件由絕緣材料層18、P型溫差電薄膜材料單體1、N型溫差電薄膜材料單體2、單層層內導電體3、有孔極耳13、無孔極耳15、極耳孔14構成。單層溫差電器件中的單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5、有孔極耳13以及無孔極耳15均可以采用單層的導電材料層結構或者二層以上的導電材料層結構，對于二層以上的導電材料層結構中各層的導電材料層的材質以及材料層的厚度可以相同也可以不同。電絕緣材料層18可以是單層的電絕緣材料層或者二層以上的電絕緣材料層，對于二層以上的電絕緣材料層中的電絕緣材料層的材質以及厚度可以相同也可以不同。左極耳和右極耳的面積和形狀可以相同也可以不同，有孔極耳和無孔極耳的面積和形狀可以相同也可以不同。P型薄膜溫差電材料單體1和N型薄膜溫差電材料單體2的形狀、面積以及厚度可以相同也可以不同，它們的厚度范圍在1～800微米，面積范圍在1平方微米～50平方厘米；單層溫差電器件的厚度在2～2000微米。
本發(fā)明提出的由薄膜溫差電材料制造的集成化微型溫差電器件的結構，其結構特征是集成化微型溫差電器件是通過將大量的具有薄膜結構的單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯而成的內部具有層狀結構的集成化溫差電器件，其溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立。集成化微型溫差電器件的外部結構包括硬質外殼7、電絕緣導熱層6、負極極耳8、正極極耳9、外封裝層19；根據需要，外封裝層19也可以不要，負極極耳8和正極極耳9的位置可以根據需要設置在集成化微型溫差電器件的前、后、左、右四個側面中的任意一面上或者分別設置在集成化微型溫差電器件的前、后、左、右四個側面中的任意二面上。
集成化微型溫差電器件的內部層狀結構是由大量單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯而成的集合體。對由具有左、右極耳結構的大量單層溫差電器件形成的集合體中，各單層溫差電器件內部的左極耳4和右極耳5的位置根據集成化微型溫差電器件內部的各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯關系而定，它們的位置可以相同，也可以不同，集合體中相鄰的二個單層溫差電器件之間是通過位于極耳端面的極耳端面導電連接層10相互連接在一起以實現集合體中各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯。對由具有內連極耳結構的大量單層溫差電器件形成的集合體中，各單層溫差電器件內部的有孔極耳13和無孔極耳15的位置則基本相同，有孔極耳13和無孔極耳15的位置可以根據需要而定，集合體中相鄰的二個單層溫差電器件之間是通過位于極耳孔內的極耳孔內導電連接層16相互連接在一起以實現集合體中各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯。
集合體中的各單層溫差電器件之間通過電絕緣連接層17結合在一起，電絕緣粘結層17的厚度范圍在0.1～1000微米，在由大量單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯而成的集合體的前、后、左、右四個側面分別設置有外封裝層19，負極極板8和正極極板9可以根據需要設置在外封裝層19表面的任意位置，負極極板8和正極極板9分別與處于集合體端面上的單層溫差電器件的極耳之間實現導電連接，根據需要還可以將負極極板8和正極極板9的局部用電絕緣材料覆蓋。負極極板8和正極極板9的作用是用于實現集成化微型溫差電器件與外部的電連接，它們均可以采用單層的導電材料層或者二層以上的導電材料層，對于二層以上的導電材料層中各層導電材料層的材質以及厚度可以相同也可以不同。負極極板8和正極極板9可以設置在外封裝層19的任意位置，它們的形狀和尺寸可以相同也可以不同，其厚度范圍在0.1～1000微米。外封裝層19的作用是用于保護集成化微型溫差電器件，它也可以起到電絕緣的作用，其厚度范圍在1～3000微米。
在由大量單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯而成的集合體的上、下二個端面分別設置有電絕緣導熱層6，根據需要在電絕緣導熱層6的表面可以設置硬質外殼7也可以不再設置硬質外殼7。電絕緣導熱層6的厚度范圍在1～3000微米；硬質外殼7的厚度范圍在1～3000微米。
構成集成化微型溫差電器件的用于實現P型溫差電薄膜材料單體1和N型溫差電薄膜材料單體2之間電串聯或者電并聯的單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5、有孔極耳13、無孔極耳15、用于實現集成化微型溫差電器件與外部電連接的負極極板8和正極極板9、用于實現具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間電串聯或者電并聯的極耳端面導電連接層10、用于實現具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間電串聯或者電并聯的極耳孔內導電連接層16，它們均可以采用單層的導電材料層或者二層以上的導電材料層，對于二層以上的導電材料層中各層的導電材料層可以相同也可以不同，它們可以是導電高分子材料，也可以是金屬材料。
構成集成化微型溫差電器件的電絕緣材料層18中的各層電絕緣材料的材質可以相同也可以不同，它們可以是有機電絕緣材料或者高分子電絕緣材料或者無機電絕緣材料。
用于實現各單層溫差電器件之間相互粘結為一體的電絕緣粘結層17的材質可以是有機粘結劑，或者是高分子粘結劑，或者是無機粘結劑。
用于保護集成化微型溫差電器件并起到電絕緣的作用的外封裝層19的材質需具有良好的電絕緣性能，它們的材質可以是有機材料或者高分子材料或者無機材料。
實現使熱量能最大限度地進入集成化微型溫差電器件的內部并最大限度地在集成化微型溫差電器件的內部維持最大的溫差的電絕緣導熱層6的材質需具有良好的電絕緣性能以及導熱性能，它們的材質可以是有機材料或者高分子材料或者無機材料。
本發(fā)明的這種新型結構的溫差電器件的最大特點，是其溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立，它能夠在更小的熱流橫截面積上集成更多的溫差電單體，有利于建立起更大的溫差。采用這種結構的微型溫差電池具有更大的比能量，采用這種結構的微型溫差電制冷器在相同的電流下可建立起更大的溫差，采用這種結構的溫差電紅外探測器以及溫差電測溫儀器則具有更高的測量精度。


圖1P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯而成的具有左、右極耳結構的單層溫差電器件的立體結構示意圖；圖2圖1中的單層溫差電器件的A剖面結構示意圖；圖3P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電并聯而成的具有左、右極耳結構的單層溫差電器件的立體結構示意圖；圖4P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯而成的具有內連極耳結構的單層溫差電器件的立體結構示意圖；圖5P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電并聯而成的具有內連極耳結構的單層溫差電器件的立體結構示意圖；圖6具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成集合體的立體結構示意圖的正面視圖；圖7具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成集合體的立體結構示意圖的背面視圖；圖8具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電并聯方式形成集合體的立體結構示意圖；圖9具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成集合體的立體結構示意圖的正面視圖；圖10具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成集合體的立體結構示意圖的背面視圖；圖11具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電并聯方式形成集合體的立體結構示意圖；圖12由具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，分別在其前、后二個側面設置正極極板8和正極極板9的立體結構示意圖的正面視圖；圖13由具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，分別在其前、后二個側面設置正極極板8和正極極板9的立體結構示意圖的背面視圖；圖14由具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在其一個側面設置正極極板8和正極極板9的立體結構示意圖；圖15由具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，分別在其前、后二個側面設置負極極板8和正極極板9的立體結構示意圖的正面視圖；圖16由具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，分別在其前、后二個側面設置負極極板8和正極極板9的立體結構示意圖的背面視圖；圖17由具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在其一個側面設置負極極板8和正極極板9的立體結構示意圖；圖18由具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在集合體的上、下二個端面分別設置有電絕緣導熱層6和硬質外殼7的立體結構正面視圖；圖19由具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在集合體的上、下二個端面分別設置有電絕緣導熱層6和硬質外殼7的立體結構背面視圖；圖20對于由具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在集合體的上、下二個端面分別設置有電絕緣導熱層6和硬質外殼7的立體結構正面視圖；圖21對于由具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在集合體的上、下二個端面分別設置有電絕緣導熱層6和硬質外殼7的立體結構背面視圖；圖22負極極板和正極極板被局部覆蓋后的集成化微型溫差電器件立體結構圖的正面視圖；圖23負極極板和正極極板被局部覆蓋后的集成化微型溫差電器件立體結構圖的被面視圖。
其中P型溫差電薄膜材料單體1、N型溫差電薄膜材料單體2、單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5、電絕緣導熱層6、硬質外殼7、負極極板8、正極極板9、極耳端面導電連接層10、熱端面11、冷端面12、有孔極耳13、極耳孔14、無孔極耳15、極耳孔內導電連接層16、電絕緣連接層17、電絕緣材料層18、外封裝層19。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明本發(fā)明提出的基于薄膜溫差電材料的單層溫差電器件是由大量P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯或者電并聯而成，具有左、右極耳結構或者內連極耳結構，外形呈薄膜狀。單層溫差電器件的溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立。P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯而成的具有左、右極耳結構的單層溫差電器件的立體結構示意圖如圖1所示，圖2為其A剖面的結構示意圖，它是由絕緣材料層18、P型溫差電薄膜材料單體1、N型溫差電薄膜材料單體2、單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5組成。P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電并聯而成的具有左、右極耳結構的單層溫差電器件的立體結構示意圖如圖3所示。P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯而成的具有內連極耳結構的單層溫差電器件的結構示意于圖4，它是由絕緣材料層18、P型溫差電薄膜材料單體1、N型溫差電薄膜材料單體2、單層層內導電體3、有孔極耳13、無孔極耳15、極耳孔14構成。極耳孔14的作用是用于在孔中制備極耳孔內導電連接層16以實現集合體內各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯。P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電并聯而成的具有內連極耳結構的單層溫差電器件的立體結構示意圖如圖5所示。單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5、有孔極耳13以及無孔極耳15均可以采用單層的導電材料層結構或者二層以上的導電材料層結構，對于二層以上的導電材料層結構中各層的導電材料層的材質以及材料層的厚度可以相同也可以不同。電絕緣材料層18可以是單層的電絕緣材料層或者二層以上的電絕緣材料層，對于二層以上的電絕緣材料層中的電絕緣材料層的材質以及厚度可以相同也可以不同。左極耳和右極耳的面積和形狀可以相同也可以不同，有孔極耳和無孔極耳的面積和形狀可以相同也可以不同。圖1至圖5中的電絕緣材料層18、單層層內導電體3、左極耳4、右極耳5、有孔極耳13以及無孔極耳15的結構均采用了二層導電材料層結構。在集成化微型溫差電器件內部，P型薄膜溫差電材料單體1和N型薄膜溫差電材料單體2的形狀、面積以及厚度可以相同也可以不同，厚度范圍在1～800微米，面積范圍在1平方微米～50平方厘米。單層溫差電器件的厚度在2～2000微米。
大量具有薄膜結構的單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯形成集合體。由具有左、右極耳結構的單層溫差電器件形成的集合體中，各單層溫差電器件內部的左極耳4和右極耳5的位置根據集成化微型溫差電器件內部的各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯關系而定，它們的位置可以相同，也可以不同。由具有內連極耳結構的單層溫差電器件形成的集合體中，各單層溫差電器件內部的有孔極耳13和無孔極耳15的位置則基本相同，有孔極耳13和無孔極耳15的位置可以根據需要而定。具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成集合體的立體結構分別示意于圖6、圖7。為便于看清集合體內部的結構，圖6、圖7中沒有畫出單層溫差電器件中的電絕緣材料層18以及實現單層溫差電器件各層之間集成化的電絕緣粘結層17。由圖6、圖7可以看出，集合體是由大量具有左、右極耳結構的單層溫差電器件、實現各單層溫差電器件層與層之間連接的電絕緣粘結層17、實現各單層溫差電器件層與層之間電串聯的極耳端面導電連接層10構成。集合體中每二個相鄰單層溫差電器件之間通過極耳端面導電連接層10進行連接，以實現各單層溫差電器件層與層之間的電串聯或者電并聯。具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電并聯方式形成集合體的立體結構示意于圖8。為便于看清集合體內部的結構，圖8中也沒有畫出單層溫差電器件中的電絕緣材料層18以及實現單層溫差電器件各層之間集成化的電絕緣粘結層17。具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成集合體的立體結構分別示意于圖9、圖10。為便于看清集合體內部的結構，圖9、圖10中也沒有畫出單層溫差電器件中的電絕緣材料層18以及實現單層溫差電器件各層之間集成化的電絕緣粘結層17。由圖9、圖10可以看出，集合體是由大量單層溫差電器件、實現各單層溫差電器件層與層之間連接的電絕緣粘結層17、實現各單層溫差電器件層與層之間電串聯的極耳孔內導電連接層16構成。集合體中每二個相鄰單層溫差電器件之間通過極耳孔內導電連接層16將相鄰的二個單層溫差電器件連接在一起，實現各單層溫差電器件層與層之間的電串聯或者電并聯。具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電并聯方式形成集合體的立體結構示意于圖11，為便于看清集合體內部的結構，圖11中也沒有畫出單層溫差電器件中的電絕緣材料層18以及實現單層溫差電器件各層之間集成化的電絕緣粘結層17。位于各單層溫差電器件層與層之間的電絕緣粘結層17的作用是將各單層溫差電器件粘結為一體，實現大量單層溫差電器件之間的集成化。電絕緣粘結層17的厚度范圍在0.1～1000微米。
在由大量單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯形成的集合體的前、后、左、右四個側面分別設置有外封裝層19，負極極板8和正極極板9可以根據需要一起設置在集合體的已經設置了外封裝層的前、后、左、右四個側面中的任何一個側面上或者分別設置在其中的任何二個不同的側面上；負極極板8和正極極板9分別與處于集合體二個端面上的單層溫差電器件的極耳之間實現導電連接。對于由具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，分別在其前、后二個側面設置正極極板8和正極極板9的立體結構示意于圖12，圖13為其立體結構的背面示意圖；僅在集合體的一個側面設置負極極板8和正極極板9的立體結構示意于圖14。對于由具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，分別在其前、后二個側面設置負極極板8和正極極板9的立體結構的正面示意于圖15，圖16為其立體結構的背面示意圖；僅在集合體的一個側面設置負極極板8和正極極板9的立體結構示意于圖17。負極極板8和正極極板9的作用是用于實現集成化微型溫差電器件與外部的電連接，它們均可以采用單層的導電材料層或者二層以上的導電材料層，對于二層以上的導電材料層中各層導電材料層的材質以及厚度可以相同也可以不同。負極極板8和正極極板9可以設置在外封裝層19的任意位置，它們的形狀和尺寸可以相同也可以不同，其厚度范圍在0.1～1000微米。外封裝層19的作用是用于保護集成化微型溫差電器件，它也可以起到電絕緣的作用，其厚度范圍在1～3000微米。
在由大量單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯形成的集合體的前、后、左、右四個側面分別設置了外封裝層19、負極極板8、正極極板9之后，再在其上、下二個端面分別設置電絕緣導熱層6，在電絕緣導熱層6的表面可以設置硬質外殼7也可以不再設置硬質外殼7，由此構成集成化微型溫差電器件的完整結構。這種集成化微型溫差電器件的溫差沿著圖18、圖19中的箭頭11和箭頭12的方向建立，也就是沿著單體溫差電器件中的P型和N型溫差電材料薄膜的長度方向建立。對于由具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在集合體的上、下二個端面分別設置有電絕緣導熱層6和硬質外殼7的立體結構示意于圖18，圖19為其立體結構的背面示意圖。對于由具有左、右極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在集合體的上、下二個端面分別設置有電絕緣導熱層6和硬質外殼7的立體結構示意于圖18，圖19為其立體結構的背面示意圖。對于由具有內連極耳結構的各單層溫差電器件之間以電串聯方式形成的集合體，在集合體的上、下二個端面分別設置有電絕緣導熱層6和硬質外殼7的立體結構示意于圖20，圖21為其立體結構的背面示意圖。根據需要，還可以將設置在集成化微型溫差電器件側面上的負極極板8和正極極板9的局部用電絕緣材料覆蓋，局部覆蓋后的集成化微型溫差電器件的立體結構示意于圖22，圖23為其立體結構的背面示意圖。電絕緣導熱層6的作用是使熱量能最大限度地進入集成化微型溫差電器件的內部，并最大限度地在集成化微型溫差電器件的內部維持最大的溫差，其厚度范圍在1～3000微米。硬質外殼7的作用是保護電池主體，同時實現與環(huán)境的熱交換。所以要求其有一定的機械強度及良好的導熱性，其厚度范圍在1～3000微米。
構成集成化微型溫差電器件單層層內導電體3的各層導電材料的材質、構成集成化微型溫差電器件左極耳4和右極耳5的各層導電材料的材質、構成有孔極耳13、無孔極耳15以及極耳孔內導電連接層16的各層導電材料的材質、構成正極極板9和負極極板8的各層導電材料的材質、構成極耳孔內導電連接層16的各層導電材料的材質、構成極耳端面導電連接層10的各層導電材料的材質需具有良好的導電性能，它們的材質以及各層導電材料的材質可以相同也可以不同，它們可以是導電高分子材料，也可以是金屬材料。
構成集成化微型溫差電器件電絕緣材料層18中的各層電絕緣材料的材質可以相同也可以不同，它們可以是有機電絕緣材料或者高分子電絕緣材料或者無機電絕緣材料。
電絕緣粘結層17的材質可以是有機材料粘結劑，或者是高分子材料粘結劑，或者是無機材料粘結劑。
外封裝層19的材質需具有良好的電絕緣性能，它們的材質可以是有機材料或者高分子材料或者無機材料。
電絕緣導熱層6的材質需具有良好的電絕緣性能以及導熱性能，它們的材質可以是有機材料或者高分子材料或者無機材料。
本發(fā)明提出薄膜溫差電材料的單層溫差電器件和集成化微型溫差電器件，已通過實施例進行了描述，相關技術人員明顯能在不脫離本發(fā)明的內容、精神和范圍內對本文所述的內容進行改動或適當變更與組合，來實現本發(fā)明。特別需要指出的是，所有相類似的替換和改動對本領域技術人員來說是顯而易見的，他們都被視為包括在本實用新型精神、范圍和內容中。
權利要求
1.一種由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件，其特征是單層溫差電器件是由P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯或者電并聯而成，溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立，具有導電引出裝置。
2.如權利要求1所述的由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件，其特征是所述的導電引出裝置是左、右極耳結構或者內連極耳結構，外形呈薄膜狀具有左、右極耳結構的單層溫差電器件由絕緣材料層(18)、P型溫差電薄膜材料單體(1)、N型溫差電薄膜材料單體(2)、單層層內導電體(3)、左極耳(4)、右極耳(5)構成；具有內連極耳結構的單層溫差電器件由絕緣材料層(18)、P型溫差電薄膜材料單體(1)、N型溫差電薄膜材料單體(2)、單層層內導電體(3)、有孔極耳(13)、無孔極耳(15)、極耳孔(14)構成。
3.如權利要求1所述的由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件，其特征是所述的單層溫差電器件中的單層層內導電體(3)、左極耳(4)、右極耳(5)、有孔極耳(13)以及無孔極耳(15)或電絕緣材料層(18)是由單層材料或二層以上材料層組成；二層以上材料層的材料、尺寸或形狀是相同或不同的。
4.如權利要求2或3所述薄膜溫差電材料的單層溫差電器件，其特征是所述的電絕緣材料層(18)是有機電絕緣材料或者高分子電絕緣材料或者無機電絕緣材料。
5.由權利要求1所述的一種由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件所集成的集成化微型溫差電器件，其特征是集成化微型溫差電器件是通過將薄膜溫差電材料的單層溫差電器件通過它們之間的電串聯或者電并聯而成的內部具有層狀結構的集成化溫差電器件，其溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立；集成化微型溫差電器件的外部結構包括電絕緣導熱層(6)、負極極板(8)和正極極板(9)；采用單層結構的導電材料層或者二層以上結構的導電材料層的負極極板和正極極板的位置設置在集成化微型溫差電器件的一個面或二面上，負極極板和正極極板局部采用電絕緣材料覆蓋或不用電絕緣材料覆蓋。
6.如權利要求5所述的集成化微型溫差電器件，其特征是所述的集成化微型溫差電器件設置有外封裝層(19)，電絕緣導熱層(6)的表面可以設置硬質外殼(7)也可以不設置硬質外殼(7)。
7.如權利要求5所述的集成化微型溫差電器件，其特征是所述的集成化微型溫差電器件的內部單層溫差電器件通過各層之間的電串聯或者電并聯而成的集合體對由具有左、右極耳結構的單層溫差電器件形成的集合體中，相鄰的二個單層溫差電器件之間是通過位于極耳端面的極耳端面導電連接層(10)相互連接在一起以實現集合體中各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯；對由具有內連極耳結構的單層溫差電器件形成的集合體中，各單層溫差電器件內部的有孔極耳(13)和無孔極耳(15)的位置相同，集合體中相鄰的二個單層溫差電器件之間是通過位于極耳孔內的極耳孔內導電連接層(16)相互連接在一起以實現集合體中各單層溫差電器件之間的電串聯或者電并聯；集合體中的各單層溫差電器件之間通過電絕緣連接層(17)結合在一起。
8.如權利要求7所述的集成化微型溫差電器件，其特征是所述的所述的構成集成化微型溫差電器件單層層內導電體(3)的各層導電材料的材質、構成集成化微型溫差電器件左極耳(4)和右極耳(5)的各層導電材料的材質、構成有孔極耳(13)、無孔極耳(15)以及極耳孔內導電連接層(16)的各層導電材料的材質、構成正極極板(9)和負極極板(8)的各層導電材料的材質、構成極耳孔內導電連接層(16)的各層導電材料的材質、構成極耳端面導電連接層(10)的各層導電材料的材質為導電性能層，各層導電材料的材質是相同或不同的導電高分子材料或金屬材料。
9.如權利要求7所述的集成化微型溫差電器件，其特征是所述的電絕緣粘結層(17)的材質是有機粘結劑，或者是高分子粘結劑，或者是無機粘結劑；電絕緣導熱層(6)的材質是有機、無機或者高分子的兼具電絕緣性能和導熱性能的材料。
10.如權利要求6所述的集成化微型溫差電器件，其特征是所述的外封裝層(19)的材質是有機、無機或者高分子的電絕緣材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件和集成化微型溫差電器件。單層溫差電器件是由P型溫差電薄膜材料單體和N型溫差電薄膜材料單體之間通過電串聯或者電并聯而成，溫差沿著溫差電材料薄膜的長度方向建立，具有導電引出裝置。集成化微型溫差電器件是通過將由薄膜溫差電材料制造的單層溫差電器件通過它們之間的電串聯或者電并聯而成的內部具有層狀結構的集成化溫差電器件；本發(fā)明它能夠在更小的熱流橫截面積上集成更多的溫差電單體，有利于建立起更大的溫差。采用這種結構的溫差電池具有更大的比能量，采用這種結構的制冷器可建立起更大的溫差，采用這種結構的紅外探測器以及測溫儀器則具有更高的測量精度。
文檔編號H01L35/32GK101079465SQ20071005734
公開日2007年11月28日 申請日期2007年5月16日 優(yōu)先權日2007年5月16日
發(fā)明者王為, 王妍軍 申請人:天津大學