CN101471419B

CN101471419B - 薄膜式热电转换组件、装置及其堆叠组件

Info

Publication number: CN101471419B
Application number: CN2007103081316A
Authority: CN
Inventors: 朱旭山
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2027-12-29
Also published as: CN101471419A

Abstract

本发明一种薄膜式热电转换组件，至少包括一环状绝缘基板和多组热电薄膜材料。环状绝缘基板具有一环状内缘、一环状外缘及一第一表面。多组热电薄膜材料是形成于环状绝缘基板的第一表面上并电性连接，每一热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每一热电薄膜材料组的N型热电薄膜是与相邻的热电薄膜材料组的P型热电薄膜电性连接。其中，当一电流以平行该些P型和N型热电薄膜的方向依序通过该些热电薄膜材料组，环状绝缘基板的环状内缘和环状外缘之间形成一温度差。

Description

薄膜式热电转换组件、装置及其堆叠组件

技术领域

本发明涉及一种薄膜式热电转换组件及其堆叠组件，且特别是关于一种在应用后可具有高热电转换效能的薄膜式热电转换组件及其堆叠组件。

背景技术

热电转换组件(Thermoelectric module/device)是一种具有热与电两种能量互相转换特性的组件，由于其热电转换特性，因此具有致冷/加热以及发电两种应用领域。若对热电转换组件通入直流电，可使组件两端分别产成吸热与放热现象，因此可应用在需致冷或加热的技术领域；若使热电转换组件两端分别处于不同温度，则可令热电转换组件输出直流电，因此可应用在发电技术领域。

请参照图1，其绘示一种传统热电转换组件应用装置的侧视图。传统的热电转换装置一般由块状的P型热电材料101与N型热电材料102、导电金属层111a/111b、焊料及电绝缘的上下基板121a/121b所构成。其中热电材料101、102的特性主要决定了热电转换组件的性能。如图1所示，P型热电材料101与N型热电材料102通常为直立式，利用导电金属层111a/111b将P型、N型热电材料以串联方式连接，而电绝缘的上下基板121a/121b其材料例如是陶瓷基板。以热电致冷应用为例，输入的直流电在P型、N型热电材料101/102内的流动方向(上下流动)与转换组件热传送方向(上下传送)平行，热电致冷组件在上下方产生温差与吸放热。若以温差发电为例，热电转换组件温差与热流方向，同样与热电材料内产生的电流方向平行。然而，此种传统结构的热电转换组件，受限于块状热电材料热电优值(Figure of merit，ZT)特性瓶颈，其效率并不高，通常热电致冷最大致冷力(cooling capacity)大约只有3～5W/cm2，而热电组件发电效率在冷热端200℃温度差异下约为2～3％。欲提高热电转换组件效能，将高ZT值热电材料使用于热电变换组件中是最直接而有效的方法。

虽然过去20～30年间已有许多研究致力于提升热电材料的性质以及热电转换组件的效能，但成效并不明显，主要原因是热电材料的ZT值难以突破大约等于1的瓶颈，限制了热电转换组件性能。公元1993年时美国麻省理工学院教授Hicks与Dresselhaus等人提出将热电材料尺度减少至纳米尺度时，热电优值ZT可能大幅提升。接着于公元2001年，美国RTI研究所Venkatasubramanian等人发现P型Bi₂Te₃/Sb₂Te₃超晶格薄膜ZT值在室温附近可达到2.4左右，突破了ZT～1的瓶颈。公元2004年美国Hi-Z公司研究P型B₄C/B₉C与N型Si/SiGe量子层(quantum well)薄膜，并实验量测估算ZT值可能大于3。因此根据前述研究结果显示，薄膜型热电材料具有高ZT值的优势(从根本上提升热电转换组件的效率)，可望突破传统块状材料特性瓶颈。另外，薄膜型热电材料耗用材料少，易制作微小型热电转换组件，无论是在微电子组件冷却(microcooling)或高效率热电发电机(Thermoelectric generator)领域，其应用潜力将愈来愈高。

然而，如此具有潜力的薄膜型热电材料，直接应用在在传统构型的组件时，却难以有高性能的表现。请参照图2，其绘示一种传统具有薄膜型热电转换组件的装置的侧视图。如图2所示，在厚度相对较厚的上下基板221a/221b之间(材料)，设置有P型热电材料薄膜201和N型热电材料薄膜202，且热电材料薄膜201/202和上下基板221a/221b之间亦具有金属柱231和导电金属层211a/211b。而热电材料薄膜201/202是通过焊料层241与上基板221a黏合，金属柱231则通过焊料层242与下基板221b黏合。

如图2所示，若将薄膜型热电材料直接应用至传统构型的热电转换装置，虽然薄膜型热电材料已被初步证实具有提高ZT值的效果，但通过材料的电流与热流仍为垂直薄膜方向，由于薄膜材料厚度仅约数十纳米至数十微米之间，意即热电转换组件的冷热端仅有微米等级的间距，热端迅速散热要求极为严苛，热流易回传而减少温差与致冷效果。再者，由于薄膜材料厚度甚薄，热电材料与金属层接合界面电阻与热阻影响因素剧增，焦耳发热(Joule’s heating)也会减损热电转换组件效率。因此薄膜型热电材料直接导入传统热电转换构型的装置，实际上并不如预期般有高性能的表现。

发明内容

本发明目的是提供一种薄膜式热电转换组件、装置及其堆叠组件，其结构可使电流以平行热电薄膜材料的方向流动，而组件冷热端的距离也可维持足够温差，而使热电薄膜材料充分发挥其高ZT值的优点，达到提高组件热电转换效能的目的。

根据本发明的第一方面，提出一种薄膜式热电转换组件，至少包括一环状绝缘基板和多组热电薄膜材料。环状绝缘基板具有一环状内缘、一环状外缘及一第一表面。多组热电薄膜材料是形成于环状绝缘基板的第一表面上并电性连接，每一热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每一热电薄膜材料组的N型热电薄膜是与相邻的热电薄膜材料组的P型热电薄膜电性连接。其中，当一电流以平行该些P型和N型热电薄膜的方向依序通过该些热电薄膜材料组，环状绝缘基板的环状内缘和环状外缘之间是形成一温度差。

根据本发明的第二方面，提出一种薄膜式热电转换装置，至少包括：一环状绝缘基板、多个第一热电薄膜材料组和一第一绝缘层。环状绝缘基板具有一环状内缘、一环状外缘、一上表面及一下表面。多个第一热电薄膜材料组形成于环状绝缘基板的上表面上并电性连接，每该第一热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每该第一热电薄膜材料组的N型热电薄膜是与相邻的热电薄膜材料组的P型热电薄膜电性连接。第一绝缘层则形成于环状绝缘基板的上表面上并覆盖该些第一热电薄膜材料组。其中，当一电流以平行该些P型和N型热电薄膜的方向依序通过该些第一热电薄膜材料组，环状绝缘基板的环状内缘和环状外缘之间是形成一温度差。

根据本发明的第三方面，是提出一种薄膜式热电转换堆叠组件，至少包括：一第一绝缘层、一第一热电转换组件、一第二绝缘层、一第二热电转换组件和一第三绝缘层。其中，第一、第二热电转换组件的结构如上所述。而第一绝缘层是形成于第一热电转换组件的上方并覆盖位于对应基板的上表面的热电薄膜材料组。第二绝缘层位于第一、第二热电转换组件之间。第三绝缘层则位于第二热电转换组件的下方并覆盖位于对应基板的下表面的热电薄膜材料组。其中，当一电流依序通过第一、二热电转换组件的热电薄膜材料组时(电流方向与该些热电薄膜材料组的方向平行)，两环状绝缘基板的环状内缘和环状外缘之间是可形成一温度差。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

附图说明

图1绘示一种传统热电转换组件应用装置的侧视图；

图2绘示一种传统具有薄膜型热电转换组件的装置的侧视图；

图3绘示依照本发明第一实施例的薄膜式热电转换组件的示意图；

图4A为图3的剖面示意图，是绘示P/N型热电薄膜材料组仅沉积于环状绝缘基板的一表面；

图4B绘示依照本发明第一实施例的另一种薄膜式热电转换组件的剖面示意图，其基板的上下表面同时沉积P/N型热电薄膜材料；

图5A、图5B是绘示依照本发明第二实施例的薄膜式热电转换装置的示意图。其中，图5B为图5A接合完成的示意图；

图6A、图6B是绘示依照图5B的薄膜式热电转换装置与一种热传导组件组合的示意图。其中，图6B为图6A组合完成的示意图；

图7A、图7B是绘示依照图5B的薄膜式热电转换装置与另一种热传导组件组合的示意图。其中，图7B为图7A组合完成的示意图；

图8A、图8B是绘示依照本发明第三实施例的薄膜式热电转换堆叠组件的示意图。其中，图8B为图8A组件完成组合的示意图。

【主要组件符号说明】

101：P型热电材料

201：P型热电材料薄膜

102：N型热电材料

202：N型热电材料薄膜

111a/111b、211a/211b：导电金属层

121a/121b、221a/221b：上下基板

231：金属柱

241、242：焊料层

3、4：薄膜式热电转换组件

31：环状绝缘基板

312：第一表面

313：第二表面

316：环状内缘

317：环状外缘

32、42：P型热电薄膜

33、43：N型热电薄膜

35：第一导电体

36：第二导电体

37：第一导线

38：第二导线

45：第三导电体

46：第四导电体

4a：第一热电转换组件

4b：第二热电转换组件

5：热电转换装置

51、81：第一绝缘层

53、83：第二绝缘层

85：第三绝缘层

55、87：通孔

61：第一热传组件

62、63：第二热传组件

632：散热鳍片

65：热源

具体实施方式

本发明是提出一种薄膜式热电转换组件及其堆叠组件，其特殊的结构，可使热电薄膜材料充分发挥其高ZT值的优点，不论是在致冷/加热或发电的应用领域，均可达到提高组件热电转换效能的目的。

本发明是提出第一、第二和第三实施例，是分别绘示依照本发明的一种薄膜式热电转换组件、一种薄膜式热电转换装置和一种薄膜式热电转换堆叠组件。然而，实施例所提出的细部结构和制程步骤仅为举例说明之用，并非对本发明欲保护的范围做限缩。再者，实施例中的图示亦省略不必要的组件，以利清楚显示本发明的技术特点。

第一实施例

请参照图3，其绘示依照本发明第一实施例的薄膜式热电转换组件的示意图。薄膜式热电转换组件3包括一环状绝缘基板31和多组热电薄膜材料(sets of thermoelectric thin film material pair，TEP)。其中，环状绝缘基板31具有一第一表面312、一环状内缘316及一环状外缘317。多组热电薄膜材料例如是以沉积方式形成于环状绝缘基板31的第一表面312上，且该些热电薄膜材料组之间并电性连接。每一热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜(斜线区块)32和一N型热电薄膜33(N-typethermoelectric thin film elements，TEE)，且每一热电薄膜材料组的N型热电薄膜33是与相邻的热电薄膜材料组的P型热电薄膜32电性连接。其中，P型热电薄膜32和N型热电薄膜33的厚度约为10nm至200μm之间。另外，热电薄膜材料组之间是以导电体电性连接。

如图3所示，环状绝缘基板31的第一表面312上更包括多个邻近于环状内缘316的第一导电体35和多个邻近于环状外缘317的第二导电体36。第一导电体35是电性连接每一热电薄膜材料组中的P型热电薄膜32和N型热电薄膜33；而第二导电体36则用以电性连接相邻的两热电薄膜材料组，例如连接每一热电薄膜材料组的N型热电薄膜33和相邻热电薄膜材料组的P型热电薄膜32。第一导电体35和第二导电体36例如是以沉积方式形成于环状绝缘基板31的第一表面312上。

再者，热电转换组件更包括导线以连接至该些导电体，包括一第一导线37和一第二导线38，如图2所示，第一导线37是透过导电体与排列于首位的热电薄膜材料组的P型热电薄膜32电性连接；第二导线38是透过导电体与排列于最末位的热电薄膜材料组的N型热电薄膜33电性连接。

根据图3所示的薄膜式热电转换组件的结构，通过该些热电薄膜材料组的电流为平行P型热电薄膜32和N型热电薄膜33的方向。当通入一电流，电流于图3结构的第1组热电薄膜材料组进入，自该第n组热电薄膜材料组(n为≥2的正整数)流出。可在环状绝缘基板31的环状内缘316和环状外缘317之间形成一温度差(例如环状内缘316冷，而环状外缘317热)，而可避免传统构件中冷热端距离过近(即热电薄膜上下表面可造成的温差距离太短)而造成热回流的问题。

值得注意的是，虽然在图3中是以P/N型热电薄膜材料同时沉积在环状绝缘基板31的第一表面312为例作说明，但本发明并不以此为限，也可在基板31的另一表面同时沉积相同的热电薄膜材料组，以增加P/N型热电薄膜材料对数，提高热电转换组件致冷力或发电量。请参照图4A和图4B。图4A为图3的剖面示意图，是绘示P/N型热电薄膜材料组仅沉积于环状绝缘基板的一表面。图4B则绘示依照本发明第一实施例的另一种薄膜式热电转换组件的剖面示意图；其中，基板的上下表面同时沉积有P/N型热电薄膜材料。

如图4B所示，环状绝缘基板31的第二表面313(和第一表面312分别为基板31的下/上表面)，是沉积的多个第二热电薄膜材料组，每一第二热电薄膜材料组亦包括电性连接的一P型热电薄膜42和一N型热电薄膜43，且每第二热电薄膜材料组的N型热电薄膜43是与相邻热电薄膜材料组的P型热电薄膜42电性连接。而每第二热电薄膜材料组的P型热电薄膜42和N型热电薄膜43是以第三导电体45电性连接，且第三导电体45的位置是邻近于环状内缘316。而第四导电体46则用以电性连接两相邻的第二热电薄膜材料组，例如连接每第二热电薄膜材料组的N型热电薄膜43和相邻第二热电薄膜材料组的P型热电薄膜42，且第四导电体46的位置是邻近于环状外缘317。图4B的热电薄膜排列方式和导电体之间的连接关系亦可参照图3。

当然，具有通常知识者当知，实际应用时，可依条件所需弹性地选择在基板的一面、或是两面上形成热电薄膜材料组(其单面结构如图3所示)，本发明对此并不多作限制。

另外，环状绝缘基板31是具有绝热和绝电的特性，其材料例如是低热传导的陶瓷材料，如氧化锆系列、硒化钨系列等，或是耐热高分子材料，如聚酰亚胺系列等。然本发明并不对实际应用材料多作限制。

P型热电薄膜32和N型热电薄膜33的材料，为具有高热电优值的半导体或半金属元素或化合物，例如是掺入锑及硒的碲化铋((Bi，Sb)₂(Te，Se)₃)系列、碲化铅(PbTe)及铅锡碲(PbSnTe)系列、硅(Si)及硅锗(SiGe)系列、半-豪斯勒(Half-Heusler)介金属合金系列(一种强磁性非铁合金)、金属硅化物(Silicide)的化合物系列、或二硒化钨(WSe₂)系列等。再者，热电薄膜的沉积方式可为溅镀、热蒸镀、电弧离子镀膜、化学气相蒸镀、电镀及化学镀等。然实际应用时，需依应用条件作材料与沉积方式的适当选择，因此本发明并不对此多作限制。

至于第一导电体35和第二导电体36的材料例如是导电金属，其可为低电阻的金属或合金，例如铜(Cu)、铁(Fe)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、锡(Sn)、银(Ag)、金(Au)等。然实际应用时，亦可应用状况作适当选择，本发明并不对此多作限制。

第二实施例

在第二实施例中，提出一热电转换装置。将第一实施例所揭露的热电转换组件的上下方分别设置绝缘层，组合后的装置可与绝电的热传组件结合，而作致冷或发电的应用。另外，在第二实施例中是以基板上下表面均有热电薄膜材料为例作说明。

请参照图5A、图5B，是绘示依照本发明第二实施例的薄膜式热电转换装置的示意图。其中图5B为图5A接合完成的示意图。图5A、图5B中与图4B相同的组件是沿用同样标号。

如图5A所示，先提供一热电转换组件4，包括一环状绝缘基板31和多个第一、第二热电薄膜材料组。其中该些第一热电薄膜材料组和第二热电薄膜材料组分别形成于环状绝缘基板31的第一表面312和第二表面313(即基板的上/下表面)。

每一第一热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜32和一N型热电薄膜33，且每第一热电薄膜材料组的N型热电薄膜33是与相邻热电薄膜材料组的P型热电薄膜32电性连接。而每第一热电薄膜材料组的P型热电薄膜32和N型热电薄膜33是以第一导电体35电性连接，且第一导电体35的位置是邻近于环状内缘316。而第二导电体36则用以电性连接两相邻的第一热电薄膜材料组，例如连接每第一热电薄膜材料组的N型热电薄膜33和相邻第一热电薄膜材料组的P型热电薄膜32，且第二导电体36的位置是邻近于环状外缘317。

同样的，每一第二热电薄膜材料组亦包括电性连接的一P型热电薄膜42和一N型热电薄膜43，且每第二热电薄膜材料组的N型热电薄膜43是与相邻热电薄膜材料组的P型热电薄膜42电性连接。而每第二热电薄膜材料组的P型热电薄膜42和N型热电薄膜43是以第三导电体45电性连接，且第三导电体45的位置是邻近于环状内缘316。而第四导电体46则用以电性连接两相邻的第二热电薄膜材料组，例如连接每第二热电薄膜材料组的N型热电薄膜43和相邻第二热电薄膜材料组的P型热电薄膜42，且第四导电体46的位置是邻近于环状外缘317。当一电流以平行该些P型和N型热电薄膜的方向依序通过该些第一、第二热电薄膜材料组，环状绝缘基板31的环状内缘316和环状外缘317之间可形成一温度差。

形成热电转换组件4后，在其上下侧分别与一第一绝缘层51和一第二绝缘层53接合，接合后的热电转换装置是如图5B所示。第一绝缘层51是形成于环状绝缘基板31的第一表面312处并覆盖该些第一热电薄膜材料组；第二绝缘层53是形成于环状绝缘基板31的第二表面313处并覆盖该些第二热电薄膜材料组。其中，第二绝缘层53和环状绝缘基板31的环状内缘316是形成一通孔55。

另外，第一绝缘层51和第二绝缘层53较佳地为绝电绝热的材料，例如是低热传导的陶瓷材料，如氧化锆系列、硒化钨系列等，或是耐热高分子材料，如聚酰亚胺系列等。然本发明并不对实际应用材料多作限制。

在应用如图5B所示的热电转换装置5时，其上下(冷热端)可分别与绝电的热传导组件相接合。图6A、图6B是绘示依照图5B的薄膜式热电转换装置与一种热传导组件组合的示意图。其中，图6B为图6A组合完成的示意图。

如图6A、图6B所示，第一热传组件61是通过热电转换装置5的通孔55而与环状绝缘基板31的环状内缘316(例如是冷端)接触；一第二热传组件62则与环状绝缘基板31的环状外缘317(例如是热端)接触。

图7A、图7B是绘示依照图5B的薄膜式热电转换装置与另一种热传导组件组合的示意图。其中，图7B为图7A组合完成的示意图。如图7A、图7B所示的第二热传组件63(与热端接触)的外表面上可具有多个散热鳍片632，以增加散热效率。

不论是图6A、图6B或图7A、图7B所示的热传组件，和热电转换装置5(图5B)组合后，当电流以平行P型和N型热电薄膜的方向依序通过环状绝缘基板31上的该些第一、第二热电薄膜材料组，第一热传组件61和第二热传组件62/63所形成的一热流方向(装置5的上下方向)是与电流的流动方向垂直。

另外，本发明可应用在致冷/加热和发电等领域，十分多样化。以致冷应用来说，如图6B和图7B所示的结构，可将第一热传组件61贴在一热源(例如CPU)65上，通电后由于第一热传组件61与基板31的环状内缘316(冷端)接触，可用以冷却热源65的温度。在发电应用来说，若将一热源(例如一排气管)放入装置5的通孔55而造成基板31的环状内缘316和环状外缘317的温差，即可透过热电薄膜材料作热电转换而输出直流电。

第三实施例

除了如第一、二实施例中所述的使用单层环状绝缘基板作为薄膜式热电转换组件外，在实际应用时也可使用多层基板形成热电转换堆叠组件，以增加热电转换的效果。当然，每一层基板可以是单一表面、或上下表面都具有如图3所示的多个热电薄膜材料组。本发明对此并不多作限制。

请参照图8A、图8B，是绘示依照本发明第三实施例的薄膜式热电转换堆叠组件的示意图。其中图8B为图8A组件完成组合的示意图。在第三实施例中，是以两层环状绝缘基板为例作说明。

在第三实施例中，薄膜式热电转换堆叠组件8包括一第一绝缘层81、一第一热电转换组件4a、一第二绝缘层83、一第二热电转换组件4b和一第三绝缘层85。组合后，第二绝缘层83、第三绝缘层85和两环状绝缘基板的环状内缘亦形成一通孔87。另外，第一、二热电转换组件4a/4b的结构是与图4B所示的热电转换组件4结构相同，其基板的上下表面皆具有热电薄膜材料组，在此不再多作赘述。

如图8A、图8B所示，第一绝缘层81是形成于第一热电转换组件4a的上方并覆盖位于对应基板的上表面的热电薄膜材料组。第二绝缘层83位于第一热电转换组件4a和第二热电转换组件4b之间。第三绝缘层85则位于第二热电转换组件4b的下方并覆盖位于对应基板的下表面的热电薄膜材料组。其中，当一电流依序通过第一、二热电转换组件4a/4b的热电薄膜材料组时(电流方向与该些热电薄膜材料组的方向平行)，两环状绝缘基板的环状内缘和环状外缘之间是可形成一温度差。

综合上述，依照本发明的实施例，通过热电薄膜材料组的电流为平行P型热电薄膜32和N型热电薄膜33的方向，而环状绝缘基板31的环状内缘316和环状外缘317之间所形成的温度差，并没有传统构件中冷热端距离过近的问题。再者，热电薄膜材料可同时沉积在基板的上表面和下表面，增加P/N型热电薄膜材料对数，以提高热电转换组件致冷力或发电量。因此本发明的薄膜式热电转换组件的结构，可以充份发挥薄膜材料高ZT值的优点，提高应用装置的效能。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种薄膜式热电转换组件，其特征在于至少包括：

一环状绝缘基板，具有一环状内缘、一环状外缘及一第一表面；和

多组热电薄膜材料，形成于该环状绝缘基板的该第一表面上并电性连接，每一热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每一热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜电性连接，

其中，当一电流以平行该些P型和N型热电薄膜的方向依序通过所述热电薄膜材料组，该环状绝缘基板的该环状内缘和该环状外缘之间是成一温度差。

2.如权利要求1所述的热电转换组件，其特征在于包括：

多个第一导电体，形成于该环状绝缘基板的该第一表面，每该第一导电体是连接每一热电薄膜材料组的该P型热电薄膜和该N型热电薄膜，且该些第一导电体是邻近于该环状内缘；和

多个第二导电体，形成于该环状绝缘基板的该第一表面，每一热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜通过该第二导电体电性连接，且所述第二导电体是邻近于该环状外缘。

3.如权利要求1所述的热电转换组件，其特征在于包括：

一第一导线，是与排列于首位的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜电性连接；和

一第二导线，是与排列于最末位的该热电薄膜材料组的该N型热电薄膜电性连接。

4.如权利要求1所述的热电转换组件，其特征在于，该环状绝缘基板为一陶瓷材料、一绝热绝电材料、或一耐热高分子材料。

5.如申权利要求4所述的热电转换组件，其特征在于，该环状绝缘基板的材料包括氧化锆、硒化钨、或聚酰亚胺。

6.如权利要求1所述的热电转换组件，其特征在于，所述P型、N型热电薄膜的厚度为10nm至200μm之间。

7.如权利要求1所述的热电转换组件，其特征在于，所述P型和N型热电薄膜包括掺入锑及硒的碲化铋((Bi，Sb)₂(Te，Se)₃)、碲化铅(PbTe)、铅锡碲(PbSnTe)、硅(Si)、硅锗(SiGe)、半-豪斯勒介金属合金(Half-Heusler alloy)、金属硅化物(Silicide)或二硒化钨(WSe₂)。

8.一种薄膜式热电转换装置，其特征在于至少包括：

一环状绝缘基板，具有一环状内缘、一环状外缘、一上表面及一下表面；

多个第一热电薄膜材料组，形成于该环状绝缘基板的该上表面上并电性连接，每该第一热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每该第一热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜电性连接；和

一第一绝缘层，形成于该环状绝缘基板的该上表面上并覆盖该些第一热电薄膜材料组，

其中，当一电流以平行所述P型和N型热电薄膜的方向依序通过所述第一热电薄膜材料组，该环状绝缘基板的该环状内缘和该环状外缘之间形成一温度差。

9.如权利要求8所述的热电转换装置，其特征在于包括：

多个第一导电体，形成于该环状绝缘基板的该上表面，每该第一导电体是连接每该第一热电薄膜材料组的该P型热电薄膜和该N型热电薄膜，且该些第一导电体是邻近于该环状内缘；和

多个第二导电体，形成于该环状绝缘基板的该上表面，每该第一热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜通过该第二导电体电性连接，且该些第二导电体是邻近于该环状外缘。

10.如权利要求9所述的热电转换装置，其特征在于包括：

一第一导线，是与排列于首位的该第一热电薄膜材料组的该P型热电薄膜连接；和

一第二导线，是与排列于最末位的该第一热电薄膜材料组的该N型热电薄膜连接。

11.如权利要求9所述的热电转换装置，其特征在于包括：

多个第二热电薄膜材料组，形成于该环状绝缘基板的该下表面上并电性连接，每该第二热电薄膜材料组亦包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每该第二热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜电性连接；和

一第二绝缘层，是形成于该环状绝缘基板的该下表面上并覆盖该些第二热电薄膜材料组。

12.如权利要求11所述的热电转换装置，其特征在于包括：

多个第三导电体，形成于该环状绝缘基板的该下表面，每该第三导电体是连接每该第二热电薄膜材料组的该P型热电薄膜和该N型热电薄膜，且所述第三导电体是邻近于该环状内缘；和

多个第四导电体，形成于该环状绝缘基板的该下表面，每该第二热电薄膜材料组的该N型热电薄膜与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜通过该第四导电体电性连接，且所述第四导电体是邻近于该环状外缘。

13.如权利要求11所述的热电转换装置，其特征在于，该第二绝缘层和该环状绝缘基板的该环状内缘形成一通孔。

14.如权利要求11所述的热电转换装置，其特征在于，所述一第一热传组件通过该通孔与该环状绝缘基板的该环状内缘接触，而一第二热传组件是与该环状绝缘基板的该环状外缘接触。

15.如权利要求14所述的热电转换装置，其特征在于，该第二热传组件的一外表面具有多个鳍片。

16.如权利要求14所述的热电转换装置，其特征在于，当该电流以平行所述P型和N型热电薄膜的方向依序通过该些第一、第二热电薄膜材料组，该第一、第二热传组件形成的一热流方向是与该电流的流动方向垂直。

17.如权利要求8所述的热电转换装置，其特征在于，所述P型、N型热电薄膜的厚度为10nm至200μm之间。

18.一种薄膜式热电转换堆叠组件，其特征在于至少包括：

一第一热电转换组件，包括：

一第一环状绝缘基板，具有一环状内缘、一环状外缘、一上表面及一下表面；和

多个第一热电薄膜材料组，形成于该环状绝缘基板的该上表面上并电性连接，每该第一热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每该第一热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜电性连接；

一第一绝缘层，形成于该第一环状绝缘基板的该上表面上并覆盖该些第一热电薄膜材料组；

一第二热电转换组件，包括：

一第二环状绝缘基板，具有一环状内缘、一环状外缘、一上表面及一下表面；和

多个第二热电薄膜材料组，形成于该第二环状绝缘基板的该上表面上并电性连接，每该第二热电薄膜材料组包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每该第二热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜电性连接；

一第二绝缘层，位于该第一热电转换组件和该第二热电转换组件之间；和

一第三绝缘层，位于该第二热电转换组件的该第二环状绝缘基板的该下表面处，

其中，当一电流以平行该些第一、二热电薄膜材料组的方向依序通过时，该第一、二环状绝缘基板的该环状内缘和该环状外缘之间是形成一温度差。

19.如权利要求18所述的热电转换堆叠组件，其特征在于，该第一热电转换组件还包括：

多个第一导电体，形成于该第一环状绝缘基板的该上表面且邻近于该环状内缘，每该第一导电体是连接每该第一热电薄膜材料组的该P型热电薄膜和该N型热电薄膜；和

多个第二导电体，形成于该第一环状绝缘基板的该上表面且邻近于该环状外缘，每该第一热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜通过该第二导电体电性连接。

20.如权利要求18所述的热电转换堆叠组件，其特征在于，该第一热电转换组件更包括：

多个第三热电薄膜材料组，形成于该第一环状绝缘基板的该下表面上并电性连接，每该第三热电薄膜材料组亦包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每该第三热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜电性连接，其中该第二绝缘层是位于该第一环状绝缘基板的该下表面处并覆盖该些第三热电薄膜材料组。

21.如权利要求20所述的热电转换堆叠组件，其特征在于，该第二热电转换组件包括：

多个第四热电薄膜材料组，形成于该第二环状绝缘基板的该下表面上并电性连接，每该第四热电薄膜材料组亦包括电性连接的一P型热电薄膜和一N型热电薄膜，且每该第四热电薄膜材料组的该N型热电薄膜是与相邻的该热电薄膜材料组的该P型热电薄膜电性连接，其中该第三绝缘层是位于该第二环状绝缘基板的该下表面处并覆盖该些第四热电薄膜材料组。

22.如权利要求18所述的热电转换堆叠组件，其特征在于，该第二绝缘层、该第三绝缘层和该第一、二环状绝缘基板的该些环状内缘是形成一通孔。

23.如权利要求22所述的热电转换堆叠组件，其特征在于，所述一第一热传组件通过该通孔与该第一、二环状绝缘基板的该些环状内缘接触，而一第二热传组件是与该第一、二环状绝缘基板的该些环状外缘接触。

24.如权利要求23所述的热电转换堆叠组件，其特征在于，该第二热传组件的一外表面是具有多个鳍片。

25.如权利要求23所述的热电转换堆叠组件，其特征在于，当该电流以平行所述P型和N型热电薄膜的方向依序通过该些第一、第二热电薄膜材料组，该第一、第二热传组件形成的一热流方向是与该电流的流动方向垂直。

26.如权利要求18所述的热电转换堆叠组件，其特征在于，所述P型、N型热电薄膜的厚度为10nm至200μm之间。