CN111431480A - 一种热伏发电芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体器件技术领域，更具体而言，涉及一种热伏发电芯片。包括上绝缘导热基板、下绝缘导热基板、N型和P型半导体粒子，上、下绝缘导热基板的内侧板面上刻蚀有蚀刻电路，蚀刻电路可以为串联或混联，上、下绝缘导热基板的蚀刻电路上设有导流片，N型半导体粒子和P型半导体粒子沿蚀刻电路交替设置，N型半导体粒子和P型半导体粒子的两端与两侧导流片焊接，下绝缘导热基板上设有两个突出结构，两个突出结构上分别设置有正电极和负电极。解决了现有热伏发电芯片连接时导线相互缠绕并占据大量设备空间的问题，大幅度减少了热伏发电芯片工作过程中的故障率，而且还有利于扩大热伏发电的规模。本发明主要应用于热伏发电规模化方面。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，更具体而言，涉及一种热伏发电芯片。
背景技术
现有的热伏发电芯片通常是规则形状的，如正方形或者长方形等，连接P/N半导体粒子的电路镶嵌在两块绝缘导热基板内。实际使用热伏发电芯片时需要采用焊接导线或焊接电极的方式将正负极引出，电极通常为金属片。这种热伏发电芯片的连接方式存在许多问题，例如：（1）耗费大量的人力资源和时间进行导线的焊接；（2）焊接的导线不够牢固，容易脱落，容易造成大量的芯片的浪费甚至造成由多个热伏发电芯片组成的整个热伏发电***出现故障；（3）在大量热伏发电芯片串联或并联工作时，大量的导线容易缠绕在一起，不方便连接；（4）导线占据较大的空间，使得热伏发电技术不容易实现规模化；（5）不容易实现自动化组装。同时现有的半导体发电芯片缺乏用于大规模发电的设计，如中国专利201320123155公开了一种汽车尾气温差发电装置及具有其的汽车，实现汽车尾气能量吸收，该专利及其类似专利只是利用温差发电芯片进行小范围的应用设计，存在发电效率低，无法大规模连接并用等问题。
发明内容
为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种热伏发电芯片，该发电芯片提供了一种自带电极、不需焊接导线或电极的异形绝缘导热基板设计，这种自带电极的热伏发电芯片方便热伏发电芯片之间的相互连接，也可以直接***到输出电路中，解决了现有热伏发电芯片连接时导线相互缠绕并占据大量设备空间的问题。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种热伏发电芯片，包括上绝缘导热基板、下绝缘导热基板、N型半导体粒子和P型半导体粒子，所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板的内侧板面上均刻蚀有对应的蚀刻电路，所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板的蚀刻电路上均间断设置有导流片，所述N型半导体粒子和P型半导体粒子沿蚀刻电路交替设置，N型半导体粒子和P型半导体粒子的一端分别焊接在一个导流片上，N型半导体粒子和P型半导体粒子的另一端分别焊接在另外两个导流片上，所述下绝缘导热基板上设置有第一导热基板突出结构和第二导热基板突出结构，所述第一导热基板突出结构上设置有正电极，所述第二导热基板突出结构上设置有负电极。
所述第一导热基板突出结构和第二导热基板突出结构设置在下绝缘导热基板的同一侧边，所述蚀刻电路设置为串联电路，通过导流片将N型半导体粒子和P型半导体粒子连接，构成串联回路。
所述第一导热基板突出结构和第二导热基板突出结构对称设置在下绝缘导热基板两侧边位置，所述蚀刻电路设置为并联电路，通过导流片将N型半导体粒子和P型半导体粒子连接，构成并联回路。
所述下绝缘导热基板上的蚀刻电路与正电极和负电极相连接。
所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板外侧板面表面设置有绝缘导热非金属涂层。
所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板采用金属材料制成。
所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板采用铝材或铜材制备。
所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板采用非金属材料制成。
所述上绝缘导热基板和下绝缘导热基板采用陶瓷材料制备。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发电芯片自带电极、不需焊接导线或电极的异形绝缘导热基板设计，方便热伏发电芯片之间的相互连接，也可以直接***到输出电路中，解决了现有热伏发电芯片连接时导线相互缠绕并占据大量设备空间的问题，大幅度减少了热伏发电芯片工作过程中的故障率，而且还有利于扩大热伏发电的规模。与焊接电极或者导线的方式相比也更加牢固，制造热伏发电芯片的工序更加简单，可以大幅度减少人力消耗以及工时，从而大幅度降低热伏发电芯片的成本并大幅度提高热伏发电芯片工作的可靠性和稳定性。
附图说明
图1为本发明的串联型热伏发电芯片示意图；
图2为本发明的串联型热伏发电芯片的内部构造示意图；
图3为图2中下绝缘导热基板部分的俯视图；
图4为本发明的并联型热伏发电芯片的内部构造示意图；
图5为图4中下绝缘导热基板部分的俯视图；
图6为本发明的侧视图；
图7为本发明中上绝缘导热基板部分侧视图；
图8为本发明中下绝缘导热基板部分侧视图；
图中：1为上绝缘导热基板、2为下绝缘导热基板、3为蚀刻电路、4导流片、5为N型半导体粒子、6为P型半导体粒子、7为第一导热基板突出结构、8为第二导热基板突出结构、9为正电极、10为负电极、11为绝缘导热非金属涂层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图8所示，一种热伏发电芯片，包括上绝缘导热基板1、下绝缘导热基板2、N型半导体粒子5和P型半导体粒子6，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2的内侧板面上均刻蚀有对应的蚀刻电路3，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2上的蚀刻电路3位置对应设置，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2的蚀刻电路3上均间断设置有导流片4，导流片4沿蚀刻电路3的线路与蚀刻电路3焊接固定，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2上导流片4的位置错开设置，N型半导体粒子5和P型半导体粒子6沿蚀刻电路3交替设置，N型半导体粒子5和P型半导体粒子6并列设置，N型半导体粒子5和P型半导体粒子6的一端分别焊接在一个导流片4上，N型半导体粒子5和P型半导体粒子6焊接在同一导流片4的两端，N型半导体粒子5和P型半导体粒子6的另一端分别焊接在另外两个导流片4上，下绝缘导热基板2上设置有第一导热基板突出结构7和第二导热基板突出结构8，第一导热基板突出结构7上设置有正电极9，第二导热基板突出结构8上设置有负电极10，蚀刻电路3延伸至与正电极9和负电极10电性连接。上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2存在温度差，利用塞贝克效应，产生的电压正比于温度差，热伏发电芯片通过第一导热基板7上的正电极9和第二导热基板8上的负电极10，将多个发电芯片连接成整体，也可以直接连接到输出电路中，用于热伏发电，显著提高转换效率。
优选的，第一导热基板突出结构7和第二导热基板突出结构8设置在下绝缘导热基板2的同一侧边，第一导热基板突出结构7和第二导热基板突出结构8大小相同，设置在下绝缘基板2同一侧边的左右两侧，蚀刻电路3设置为串联电路，通过导流片4将N型半导体粒子5和P型半导体粒子6连接，构成串联回路。
优选的，第一导热基板突出结构7和第二导热基板突出结构8对称设置在下绝缘导热基板2两侧边位置，第一导热基板突出结构7和第二导热基板突出结构8大小相同，设置在下绝缘导热基板2平行的两侧边上，蚀刻电路3设置为并联电路，通过导流片4将N型半导体粒子5和P型半导体粒子6连接，构成并联回路或混联回路。
优选的，下绝缘导热基板2上的蚀刻电路3与正电极9和负电极10相连接，蚀刻电路3延伸至第一导热基板突出结构7和第二导热基板突出结构8，与正电极9和负电极10电性连接。
优选的，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2外侧板面表面设置有绝缘导热非金属涂层11，绝缘导热非金属涂层11采用导热系数高的材料，如普通陶瓷、纳米陶瓷等。
优选的，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2采用导热系数高的金属材料制成。
优选的，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2采用铝或铜等导热系数高的金属材料制备。
优选的，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2采用导热系数高的非金属材料制备。
优选的，上绝缘导热基板1和下绝缘导热基板2采用陶瓷材料或其他导热系数高、强度合适的非金属材料制备。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种热伏发电芯片，其特征在于：包括上绝缘导热基板（1）、下绝缘导热基板（2）、N型半导体粒子（5）和P型半导体粒子（6），所述上绝缘导热基板（1）和下绝缘导热基板（2）的内侧板面上均刻蚀有对应的蚀刻电路（3），所述上绝缘导热基板（1）和下绝缘导热基板（2）的蚀刻电路（3）上均间断设置有导流片（4），所述N型半导体粒子（5）和P型半导体粒子（6）沿蚀刻电路（3）交替设置，N型半导体粒子（5）和P型半导体粒子（6）的一端分别焊接在一个导流片（4）上，N型半导体粒子（5）和P型半导体粒子（6）的另一端分别焊接在另外两个导流片（4）上，所述下绝缘导热基板（2）上设置有第一导热基板突出结构（7）和第二导热基板突出结构（8），所述第一导热基板突出结构（7）上设置有正电极（9），所述第二导热基板突出结构（8）上设置有负电极（10）。
2.根据权利要求1所述的一种热伏发电芯片，其特征在于：所述第一导热基板突出结构（7）和第二导热基板突出结构（8）设置在下绝缘导热基板（2）的同一侧边，所述蚀刻电路（3）设置为串联电路，通过导流片（4）将N型半导体粒子（5）和P型半导体粒子（6）连接，构成串联回路。
3.根据权利要求1所述的一种热伏发电芯片，其特征在于：所述第一导热基板突出结构（7）和第二导热基板突出结构（8）对称设置在下绝缘导热基板（2）两侧边位置，所述蚀刻电路（3）设置为并联电路，通过导流片（4）将N型半导体粒子（5）和P型半导体粒子（6）连接，构成并联回路。
4.根据权利要求1所述的一种热伏发电芯片，其特征在于：所述下绝缘导热基板（2）上的蚀刻电路（3）与正电极（9）和负电极（10）相连接。
5.根据权利要求1所述的一种热伏发电芯片，其特征在于：所述上绝缘导热基板（1）和下绝缘导热基板（2）外侧板面表面设置有绝缘导热非金属涂层（11）。
6.根据权利要求1所述的一种热伏发电芯片，其特征在于：所述上绝缘导热基板（1）和下绝缘导热基板（2）采用金属材料制成。
7.根据权利要求6所述的一种热伏发电芯片，其特征在于：所述上绝缘导热基板（1）和下绝缘导热基板（2）采用铝材或铜材制备。
8.根据权利要求1所述的一种热伏发电芯片，其特征在于：所述上绝缘导热基板（1）和下绝缘导热基板（2）采用非金属材料制成。
9.根据权利要求8所述的一种热伏发电芯片，其特征在于：所述上绝缘导热基板（1）和下绝缘导热基板（2）采用陶瓷材料制备。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112902538A (zh) * | 2021-03-26 | 2021-06-04 | 江苏芷泉能源科技有限公司 | 一种多功能热伏制冷冰箱 |
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2020
- 2020-05-12 CN CN202010395883.6A patent/CN111431480A/zh active Pending
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