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，尤指一種將一個熱電材料的一端涂布一個銀膠，通過加熱制成一種非均性熱電基材，其為一個具備高熱電優(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)值相對有一定難度。此外，利用常用的熱電材料制成一個常用的熱電組件，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導出電能，該兩金屬焊點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力增力口，易造成焊點破損使組件失效，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，在一個熱電基材一端涂布一個銀膠，并通過一個加熱器對已涂布該銀膠的熱電基材進行一個加熱程序，以制作成一種非均性熱電基材，再使用該加熱器對該非均性熱電基材的摻雜區(qū)域進行加熱，以達到獲得一個高熱電優(yōu)值的目的。為達到上述目的的技術(shù)手段是:本發(fā)明提供的高效能熱電材料，包括:一個熱電基材；一個涂布在該熱電基材一端的銀膠；一個對已涂布該銀膠的熱電基材進行加熱的加熱器，以制作成一種非均性熱電
基材O其中，該熱電基材，包括一個高載子濃度區(qū)域及一個低載子濃度區(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，具有一個非摻雜區(qū)域及一個摻雜區(qū)域。其中，該非均性熱電基材的摻雜區(qū)域，借助一個測量設備的加熱器賦予一個溫度差，并由該測量設備測量獲得一個高熱電優(yōu)值。本發(fā)明的另一個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出的兩端點都位于低溫端，進而解決熱端焊料溫度的限制，及焊料端點熱膨脹差異的目的。
為達到上述目的的技術(shù)手段是:本發(fā)明提供的高效能熱電材料，包括:一個熱電基材；以及一個銀膠，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高溫爐進行一個加熱擴散程序，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熱電致冷組件上，且對該熱電致冷組件通一個電流，使該熱電致冷組件產(chǎn)生一個熱能，對該非均性熱電基材進行一個加熱程序，且產(chǎn)生一個第一個溫度差，以獲得一個正向電壓。其中，該熱電致冷組件通一個反向電流，使該熱電致冷組件產(chǎn)生一個致冷，對該非均性熱電基材進行一個降溫程序，并產(chǎn)生一個第二溫度差，以獲得一個反向電壓。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點: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施例進行加熱測量示意圖；圖4為本發(fā)明高效能熱電材料的第一實施例經(jīng)加熱測量獲得的電壓數(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施例示意圖。附圖標記說明:11熱電基材；12銀膠；14非均性熱電基材；15測量設備；16熱電致冷組件；141非摻雜區(qū)域；142摻雜區(qū)域；151正極測量棒；152負極測量棒；153加熱器。
具體實施例方式請同時參閱圖1a至圖1b所示，本發(fā)明所提供的高效能熱電材料，為先選自一個熱電基材11 (如圖1a所示)，其包含一個高載子濃度區(qū)域與一個低載子濃度區(qū)域(圖中未示)，再將銀元素制作成一個銀膠12，接著將該銀膠12涂布在該熱電基材11的一端，并使用一個高溫爐(圖中未示)對已涂布該銀膠12的熱電基材11進行一個加熱擴散程序，該加熱擴散程序以250°C 350°C的溫度對涂布有該銀膠12的熱電基材11持續(xù)加熱兩小時，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放置在一個測量設備15上，且使用該測量設備15的加熱器153在該非均性熱電材料14有摻雜的一端進行加熱，使該非均性熱電材料14的兩端分別會有不同的溫度，讓該非均性熱電材料14兩端的溫度產(chǎn)生一個溫度差，當該非均性熱電材料14的兩端因該溫度差產(chǎn)生時，并通過該測量設備15的正負極測量棒151、152，分別跨接在該非均性熱電材料14的兩端進行測量，會獲得一個高電位差，且與溫度差相除后，其seebeck系數(shù)會明顯提升。
請參閱圖2所示，為本發(fā)明第一實施例該熱電基材11在涂布該銀膠12后，并通過該高溫爐(圖中未示)進行該加熱擴散程序時，則該熱電材料11因該加熱擴散程序，使得在摻雜過程，該熱電材料11的原子濃度會產(chǎn)生變化，由圖中可看出，在300°c時，該銀膠12內(nèi)的銀原子在加熱后，通過一個熱擴散開始進入該熱電基材11的一端內(nèi)，使該熱電基材11摻雜區(qū)域的原子濃度會呈梯度緩降。再者，在320°C時，該熱電基材11 一端進行摻雜區(qū)域的原子濃度，因該銀膠12的銀原子在加熱后，通過該熱擴散摻雜進入該熱電基材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，該熱電基材11 一端進行摻雜區(qū)域的原子濃度，因該銀膠12的銀原子已摻雜進入，故該熱電基材11的原子濃度下降較快，呈現(xiàn)直線緩降。請參閱圖3及圖4所示，為本發(fā)明第一實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進行加熱，以該測量設備15的正極測量棒151和該負極測量棒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，其中該負極測量棒152在該非摻雜區(qū)域141，而該正極測量棒151則在該摻雜區(qū)域142且靠近加熱端，所測量獲得一個第一高電壓值為較高，當該正極測量棒151由靠近加熱端向該非摻雜區(qū)域141方向移動，所測量出來的一個第二電壓值會逐漸降低，該正極測量棒151位在非摻雜區(qū)域141和該摻雜區(qū)域142之間，所測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端進行加熱，再將該測量設備15的正極測量棒151和該負極測量棒152，分別跨接在該非摻雜區(qū)域141和該摻雜區(qū)域142上，所測量獲得一個第四電壓值會比該第一高電壓值更低。由上述可知，該加熱器153對該摻雜區(qū)142進行加熱后，通過該測量設備15進行測量，所測量獲得的電壓值則相對會比由該非摻雜區(qū)域141進行加熱所測量的電壓值，及介于該非摻雜區(qū)域141與該摻雜區(qū)142間所測量的電壓值高出更多。請參閱圖5a及圖5b所示，為本發(fā)明第二實施例，為將該非均性熱電基材14放置在一個熱電致冷組件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,先對該熱電致冷組件16通一個電流,讓該熱電致冷組件16通該電流后產(chǎn)生一個熱能，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進行一個加熱程序，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)生一個第一個溫度差，其為正向溫度差(Z軸方向為溫差方向)，則在該非均性熱電基材14的上下端產(chǎn)生有該第一個溫度差時，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)通過測量會獲得一個正向電壓。再者，將該熱電致冷組件16通一個反向電流(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進行一個降溫程序(或致冷程序)，讓該非均性熱電基材14的上下端產(chǎn)生一個第二溫度差，其為反向溫度差(Z軸方向為溫差方向)，當該非均性熱電基材14的上下端產(chǎn)生有該第二溫度差時，則該非均熱電基材14的左右端通過測量會獲得一個反向電壓。
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)過該高溫爐對已涂布該銀膠12的熱電基材11進行該加熱擴散程序，以制作成該非均性熱電基材14，再通過該測量設備15測量，即可得到一個具備高熱電優(yōu)值的熱電材料。以上這些實施例僅是范例性的，并不對本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術(shù)方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改和替換均落入本發(fā)明的保護范圍內(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: 一個熱電基材；以及 一個銀膠，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高溫爐進行一個加熱擴散程序，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，包括一個高載子濃度區(qū)域及一個低載子濃度區(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，具有一個非摻雜區(qū)域及一個摻雜區(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，借助一個測量設備的加熱器賦予一個溫度差，并由該測量設備測量獲得一個高熱電優(yōu)值。
6.一種高效能熱電材料,其特征在于,該材料包括: 一個熱電基材；以及 一個銀膠，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高溫爐進行一個加熱擴散程序，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熱電致冷組件上，且對該熱電致冷組件通一個電流，使該熱電致冷組件產(chǎn)生一個熱能，對該非均性熱電基材進行一個加熱程序，且產(chǎn)生一個第一個溫度差，以獲得一個正向電壓。
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反向電流，使該熱電致冷組件產(chǎn)生一個致冷，對該非均性熱電基材進行一個降溫程序，并產(chǎn)生一個第二溫度差，以獲得一個反向電壓。
全文摘要
一種高效能熱電材料，通過在一個熱電基材的一端，涂布一個銀膠，并借助一個高溫爐對已涂布該銀膠的熱電基材進行一個加熱擴散程序，以制作成一種非均性熱電基材，該非均性熱電基材能夠達到高熱電優(yōu)值的目的。
文檔編號H01L35/28GK103094468SQ20111041739
公開日2013年5月8日 申請日期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 申請人:廖建能