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Die vorliegende Erfindung betrifft ein thermoelektrisches Modul, insbesondere ein Peltier-Element, mit mehreren thermoelektrisch aktiven Thermoelementen sowie Leiterbrücken, welche die Thermoelemente in einer elektrisch seriellen Anordnung elektrisch miteinander verbinden.
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Ein thermoelektrisches Modul weist üblicherweise mehrere thermoelektrisch aktive Elemente, nachfolgend auch Thermoelemente genannt, auf, die beispielsweise thermoelektrisch aktive Halbleiter sein können. Die Thermoelemente sind in der Regel mittels Leiterbrücken elektrisch seriell miteinander verbunden. Im Betrieb des thermoelektrischen Moduls erfolgt beim Bestromen des Moduls ein Temperaturunterschied zwischen den unterschiedlichen Stirnseiten der Thermoelemente, welche entsprechende Seiten des Moduls bilden. Bei einer solchen Ausgestaltung ist es also möglich, Wärme von der einen Seite auf die andere Seite zu pumpen. Dabei ist das thermoelektrische Modul insbesondere als ein Peltier-Modul ausgestaltet. Alternativ können unterschiedliche, an den Seiten herrschende Temperaturen zu einer elektrischen Spannung zwischen unterschiedlichen Seiten des Moduls führen, die abgegriffen und verwendet werden kann.
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Im Betrieb derartiger thermoelektrischer Module herrschen also zwischen den Stirnseiten der Thermoelemente und den Seiten des Moduls hohe Temperaturunterschiede, welche, je nach Betrieb, wenige Grad Celsius oder mehrere 100°C betragen können.
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Derartige thermoelektrische Module werden üblicherweise durch eine stoffschlüssige Verbindung der Thermoelemente mit den sie elektrisch miteinander verbindenden Leiterbrücken hergestellt. Auch werden gewöhnlich auf den von den Thermoelementen abgewandten Seiten der Leiterbrücken vorgesehene elektrische Isolatoren, wie beispielsweise Isolierplatten, stoffschlüssig mit den Leiterbrücken verbunden. Gewöhnlich kommen hierbei Lötverfahren und Schweißverfahren zum Einsatz. Die stoffschlüssige Verbindung der Bestandteile des thermoelektrischen Moduls führen einerseits zu einer zuverlässigen Verbindung dieser Bestandteile, begrenzen jedoch andererseits die Möglichkeit des Moduls, thermische und thermomechanische Spannungen auszugleichen. Dieser Umstand ist verstärkt, wenn zwischen den Stirnseiten der Thermoelemente und/oder den Seiten des thermoelektrischen Moduls hohe Temperaturunterschiede herrschen, die zu entsprechend hohen thermischen und thermomechanischen Spannungen führen. Dies kann zu einem Bruch oder zumindest einer Beschädigung der Verbindungen und/oder der Bestandteile führen, die wiederum zu einer Reduzierung der elektrischen Verbindungen bzw. einer Erhöhung des elektrischen Widerstands sowie zu einer Reduzierung der Wärmeleitfähigkeit innerhalb des Moduls führen, so dass das Modul insgesamt anfälliger ist und/oder eine verbesserungswürdige Beständigkeit aufweist.
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Aus der
WO 2010/010783 A1 ist es bekannt, in einem thermoelektrischen Modul zur Erhöhung der Flexibilität des Moduls zwischen den Thermoelementen und den Leiterbrücken Drahtstrukturen einzusetzen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein thermoelektrisches Modul der eingangs genannten Art eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine erhöhte Beständigkeit und/oder eine erhöhte Effizienz des thermoelektrischen Moduls auszeichnet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, in einem thermoelektrischen Modul mit mehreren thermoelektrisch aktiven Thermoelementen sowie Leiterbrücken zum elektrischen Verbinden der Thermoelemente die Leiterbrücken zumindest teilweise aus einer Nanolage auszubilden, die eine metallisch leitende Nanostruktur aufweist, insbesondere daraus besteht. Mit der Nanolage erfolgt ein verbesserter Ausgleich von Rauigkeiten, welche an den mit der Nanolage in Kontakt stehenden Bestandteilen des thermoelektrischen Moduls, insbesondere der Thermoelemente und/oder der Leiterbrücke, herrschen, so dass auch im Betrieb bei hohen thermischen bzw. thermomechanischen Beanspruchungen des Moduls der elektrische Kontakt zwischen den Thermoelementen verbessert ist und/oder der elektrische Widerstand zwischen den Thermoelementen reduziert ist, so dass das thermoelektrische Modul eine erhöhte Effizienz aufweist. Zudem erfolgt mit der Nanolage ein vereinfachter Ausgleich von thermisch oder thermomechanisch bedingten Dimensionsänderungen innerhalb des Moduls, so dass wiederum auch unter solchen Bedingungen die elektrische und thermische Verbindung zwischen den Thermoelementen und den Leiterbrücken verbessert ist, was wiederum zu einer erhöhten Effizienz des thermoelektrischen Moduls und eine Reduzierung von Beschädigungen des Moduls und somit einer erhöhten Beständigkeit des Moduls führt.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist das thermoelektrische Modul mehrere aufeinanderfolgende und zueinander beabstandete thermoelektrisch aktive Elemente und somit Thermoelemente auf, wobei das jeweilige Thermoelement eine erste Stirnseite und eine zweite Stirnseite aufweist. Die Stirnseiten der Thermoelemente bilden entsprechende Seiten des Moduls. Das heißt, dass die ersten Stirnseiten eine erste Seite und die zweiten Stirnseiten eine zweite Seite des Moduls bilden. Mit den Leiterbrücken erfolgt eine elektrische Kontaktierung der Thermoelemente, derart, dass die Leiterbrücken mit den Thermoelementen eine elektrisch serielle Anordnung bilden. Dabei sind die Leiterbrücken entlang der Stirnseiten der Thermoelemente abwechselnd an der ersten Seite und der zweiten Seite angeordnet und verbinden jeweils zwei der ersten Stirnseiten oder zwei der zweiten Stirnseiten elektrisch miteinander. Erfindungsgemäß weist zumindest eine der Leiterbrücken zumindest eine Nanolage aus einer metallisch leitenden Nanostruktur auf.
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Eine Nanostruktur im vorliegenden Sinne ist eine Struktur, die mehrere Strukturbestandteile aufweist, welche jeweils Dimensionen zwischen wenigen Nanometern und mehreren hundert Nanometern aufweisen.
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Die Nanolage an sich hat demgegenüber nicht zwingend Dimensionen in Nanometerbereich, kann aber eine solche Dimension auch aufweisen.
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In einer Variante sind besagte Strukturbestandteile Nanodrähte, welche Durchmesser von wenigen Nanometern bis hundert Nanometern, insbesondere von 60 nm, aufweisen. Derartige Nanodrähte weisen ferner Längen von wenigen Mikrometern, insbesondere zwischen 1 µm und 10 µm, auf.
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In einer weiteren Variante sind derartige Strukturbestandteile Nanoteilchen, welche Durchmesser von wenigen hundert Nanometern, beispielsweise zwischen 300 nm und 400 nm aufweisen.
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Selbstverständlich sind auch Varianten vorstellbar, bei denen die Nanostruktur sowohl Nanodrähte als auch Nanoteilchen aufweist.
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Die erste Stirnseite und die zweite Stirnseite des jeweiligen Thermoelements sind bevorzugt voneinander abgewandte Seiten des Thermoelements. Dementsprechend sind die erste Seite und zweite Seite des thermoelektrischen Moduls einander gegenüberliegende Seiten des Moduls. Im Betrieb des Moduls, insbesondere beim Bestromen des Moduls mit einem elektrischen Strom und somit bei einer Ausgestaltung des Moduls als Peltier-Modul, weisen die erste Seite und die zweite Seite unterschiedliche Temperaturen auf. Insbesondere kann es sich bei der ersten Seite um eine Kaltseite und bei der zweiten Seite um eine Warmseite des Moduls oder umgekehrt handeln.
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Die Bestandteile der Nanostruktur, das heißt insbesondere die Nanodrähte und/oder Nanoteilchen, können prinzipiell aus einem beliebig elektrisch leitenden Material oder Werkstoff hergestellt sein.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Strukturbestandteile, insbesondere die Nanodrähte und/oder die Nanoteilchen, aus Silber oder einer silberhaltigen Legierung hergestellt sind. Silber ist ein edles und zugleich kostengünstiges Material. Zudem ist Silber oxidationsbeständig und weich sowie duktil. Ferner weist Silber eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. In der Folge führen die Strukturbestandteile bei einer kostengünstigen Herstellung zu einem vorteilhaften Ausgleich der Rauigkeiten. Zugleich weisen die Strukturbestandteile eine erhöhte Lebensdauer auf und führen zu einer verbesserten Effizienz des thermoelektrischen Moduls.
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Die Nanostruktur wird vorteilhaft zunächst in einer Lösung, beispielsweise in Alkohol, insbesondere Ethanol und/oder Isopropanol, Wasser, eine Phosphatgepufferten Salzlösung, insbesondere PBS, und dergleichen oder Mischungen daraus bereitgestellt und anschließend an die gewünschten Bestandteile, insbesondere an weitere Bestandteile der Leiterbrücke und/oder an der zugehörigen Stirnseite des Thermoelements angebracht. Dies erlaubt einerseits ein vereinfachtes Vorsehen der Nanolage und andererseits eine gleichmäßige und somit homogene Verteilung der Strukturbestandteile innerhalb der später durch diese gebildeten Nanolage.
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Besonders hohe Effizienzen und Beständigkeiten des thermoelektrischen Moduls lassen sich erreichen, wenn die Leiterbrücken und die Thermoelemente frei von stoffschlüssigen Verbindungen miteinander verbunden sind. Das heißt insbesondere, dass auf stoffschlüssige Verbindungen zwischen der Leiterbrücke und den Thermoelementen verzichtet wird. In einer solchen Variante werden also einerseits die mit einer stoffschlüssigen Verbindung zusammenhängenden, durch thermische und/oder thermoelektrische Beanspruchungen bedingten, Beschädigungen des Thermomoduls verhindert und andererseits ein verbesserter Ausgleich der besagten Beanspruchungen erzielt. Zudem besteht durch die Nanostruktur auch bei entsprechenden Beanspruchungen ein ausreichender, elektrischer und wärmeübertragender Kontakt zwischen den Stirnseiten und den zugehörigen Leiterbrücken, so dass die Effizienz des thermoelektrischen Moduls deutlich ist.
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Die Verbindung der Thermoelemente und der Leiterbrücken kann hierbei insbesondere durch Kraftschluss, stoffschlussfreies Fügen, Pressen und dergleichen realisiert sein. Die Thermoelemente und die Leiterbrücken können insbesondere also lose miteinander verbunden und bevorzugt lediglich durch Gegeneinanderpressen relativ zueinander fixiert sein.
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Vorstellbar sind Ausführungsformen, bei denen die Leiterbrücke und die Thermoelemente mit einem Druck miteinander verbunden, insbesondere gegeneinander beaufschlagt sind, der zwischen 100 Newton pro Quadratmillimeter und 1500 Newton pro Quadratmillimeter beträgt. Genutzt wird hierbei die überraschende Kenntnis, dass sich die Eigenschaften des thermoelektrischen Moduls, insbesondere die Effizienz, mit erhöhtem Druck verbessern, wobei die Verbesserungen sich einem Maximum nähren. Bei Drücken zwischen 100 Newton pro Quadratmillimeter und 500 Newton pro Quadratmillimeter tritt eine überraschend hohe Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Effizienz, des Moduls ein, die mit zunehmendem Druck weniger ausgeprägt ist. Bevorzugt sind Werte zwischen 200 Newton pro Quadratmilimeter und 1500 Newton pro Quadratmilimeter.
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Das thermoelektrische Modul kann neben den Thermoelementen und den Leiterbrücken auch elektrisch isolierende Schichten aufweisen, welche auf der von den Thermoelementen abgewandten Seiten der Leiterbrücken angebracht sind. Bevorzugt weisen diese elektrisch isolierenden Schichten eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Insbesondere kann es sich dabei um eine Schicht oder eine Platte aus Keramik handeln.
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Vorstellbar ist es, dass der jeweiligen Stirnseite eine eigene Nanolage zugeordnet ist. Bevorzugt ist es hierbei, wenn die zugehörige Nanolage die Stirnseite flächig, vorteilhaft gänzlich, bedeckt. Dabei kann die jeweilige Nanolage an einer Stirnseite oder an zwei Stirnseiten angebracht sein, welche die zugehörige Leiterbrücke elektrisch miteinander verbindet.
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Als bevorzugt sind Ausführungsformen zu betrachten, bei denen zumindest eine der Nanolagen, vorzugsweise die jeweilige Nanolage, an der Stirnseite einer der zugehörigen Thermoelemente oder an den Stirnseiten beider zugehöriger Thermoelemente angebracht ist, wobei die Nanolage sich vorteilhaft flächig entlang der Stirnseite erstreckt und diese bevorzugt flächig, besonders bevorzugt gänzlich, überdeckt. Somit ist es möglich, Rauigkeiten, auch Rauheiten genannt, an der zugehörigen Stirnseite des Thermoelements verbessert auszugleichen und somit den elektrischen Kontaktwiderstand zu reduzieren.
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Die Dimensionen der Strukturbestandteile, insbesondere der Nanodrähte, sind vorteilhaft derart an die Rauigkeit der unmittelbar angrenzenden Bestandteile des Moduls, insbesondere der Stirnseiten und/der der Leiterbrücken, angepasst, dass die Strukturbestandteile die Rauigkeit ausgleichen. Dies erfolgt vorteilhaft derart, dass Hohlräume, die sich aufgrund der Rauigkeiten beim Verbinden der Verbindungspartner im Kontaktbereich ergeben durch die Strukturbestandteile geschlossen oder zumindest verkleinert sind. Insbesondere sind die Strukturbestandteile, beispielsweise die Nanodrähte, kleiner als die Hohlräume, so dass sie die Hohlräume zumindest teilweise füllen. Beispielsweise beträgt die mittlere Rauheit Ra zwischen 0,2 und 1,6.
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Die jeweilige Leiterbrücke kann prinzipiell gänzlich aus der Nanolage bestehen.
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Vorteilhaft weist die Leiterbrücke zusätzlich zu der zumindest einen Nanolage ein elektrisch leitendes Leitelement, auf. Somit kann die Leiterbrücke kostengünstiger und/oder variabler hergestellt werden.
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Bei dem Leitelement kann es sich prinzipiell um ein Blech oder eine Folie handeln.
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Denkbar sind auch Ausführungsformen, bei denen zumindest eines der Leitelemente ein Metallgeflecht aufweist, insbesondere ein Metallgeflecht ist. Ein solches Metallgeflecht weist elastische, insbesondere federnde Eigenschaften auf, so dass ein Ausgleich von mechanischen, thermischen und thermomechanischen Beanspruchungen des Moduls vereinfacht erfolgt.
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Vorstellbar sind auch Ausführungsformen, bei denen das Leitelement, insbesondere das Metallgeflecht, schaumartig oder in der Art eines Bandes hergestellt sind.
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Das Modul kann ein Substrat oder ein Gehäuse aufweisen, das außenseitig an den Leiterbrücken und/oder der elektrisch isolierenden Isolierschicht angebracht ist und der Verbindung mit einer Wärmesenke bzw. einer Wärmequelle dient. Bei der Wärmesenke bzw. der Wärmequelle kann es sich jeweils um ein Fluid oder einen festen Körper handeln, auf das/den Wärme übertragen bzw. von dem Wärme abgezogen wird.
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Bevorzugt ist das Gehäuse bzw. das Substrat gegenüber den Leiterbrücken elektrisch isoliert. Dies kann mittels besagter Isolierschicht erfolgen, welche beispielsweise als eine dielektrische Beschichtung an der den Leiterbrücken zugewandten Seite des Substrats bzw. des Gehäuses angebracht ist. Vorteilhaft sind Varianten, bei denen das Dielektrikum auf der der Leiterbrücken zugewandten Seite mit einem Metall oder einer Metalllegierung, beispielsweise mit Silber oder Kupfer, beschichtet ist, um einerseits eine verbesserte Verbindung zwischen dem Dielektrikum und der Leiterbrücke zu ermöglichen und andererseits eine verbesserte elektrische Verbindung der Thermoelemente.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat bzw. das Gehäuse aus einem metallischen Blech, beispielsweise aus Edelstahl, hergestellt sein und auf der den Leiterbrücken zugewandten Seite mit einem Metalloxid beschichtet, insbesondere lackiert, sein. Hierbei handelt es sich insbesondere um eine Siliziumoxid-Beschichtung bzw. um einen Siliziumoxid-Lack. Vorstellbar sind auch Beschichtungen und Lacke mit Bornitrid.
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Vorstellbar sind ebenso Ausführungsformen, bei denen das Substrat bzw. Gehäuse selbst elektrisch isolierend ist. Zu denken ist insbesondere an ein Substrat bzw. Gehäuse aus einer Keramik, beispielsweise Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid und dergleichen. In diesem Fall kann eine separate elektrische Isolierung entfallen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn das Substrat bzw. Gehäuse, insbesondere die Keramik, im Bereich der Leiterbrücken metallisch beschichtet ist, um eine verbesserte Verbindung zwischen der Leiterbrücke und dem Gehäuse bzw. Substrat zu ermöglichen.
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Das thermoelektrische Modul kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere ist das thermoelektrische Modul als ein Peltier-Modul ausgestaltet, welches beim Bestromen der Thermoelemente Wärme von der ersten Seite auf die zweite Seite pumpt oder umgekehrt.
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Das thermoelektrische Modul kann in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen. Zu denken ist insbesondere an den Einsatz in Klimaanlagen zum Klimatisieren eines Fluids, insbesondere von Luft. Derartige Anwendungen kommen beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zum Einsatz.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Seitenansicht eines thermoelektrischen Moduls,
- 2 eine Explosionsdarstellung des thermoelektrischen Moduls.
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Ein thermoelektrisches Modul 1, wie es beispielsweise in den 1 und 2 gezeigt ist, weist mehrere thermoelektrisch aktive Elemente 2, nachfolgend auch Thermoelemente 2 genannt, auf, welche zueinander beabstandet und aufeinanderfolgend angeordnet sind. Das jeweilige Thermoelement 2 weist eine erste Stirnseite 3 sowie eine zweite Stirnseite 4 auf, die im gezeigten Beispiel von der ersten Stirnseite 3 abgewandt ist. Die ersten Stirnseiten 3 bilden eine erste Seite 5 und die zweiten Stirnseiten 4 eine zweite Seite 6 des thermoelektrischen Moduls 1. Das Modul 1 weist ferner Leiterbrücken 7 auf, welche entlang der Stirnseiten 3, 4 der Thermoelemente 2 abwechselnd an der ersten Seite 5 und der zweiten Seite 6 angeordnet sind und jeweils zwei der ersten Stirnseiten 3 oder zwei der zweiten Stirnseiten 4 elektrisch miteinander verbinden, so dass die Thermoelemente 2 und die Leiterbrücken 7 eine elektrisch serielle Anordnung 8 bilden. Dabei weist zumindest eine der Leiterbrücken 7, im gezeigten Beispiel die jeweilige Leiterbrücke 7, wenigstens eine Nanolage 9 aus einer elektrisch leitenden Nanostruktur 10 auf.
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Im gezeigten Beispiel ist die jeweilige Nanolage 9 an einer zugehörigen der Stirnseiten 3, 4 angebracht. Im gezeigten Beispiel weist ferner die jeweilige Leiterbrücke 7 für die beiden zugehörigen Stirnseiten 3, 4 jeweils eine zugehörige Nanolage 9 auf, so dass die jeweilige Leiterbrücke 7 zwei Nanolagen 9 aufweist. Die Nanolagen 9 sind an der jeweils zugehörigen Stirnseite 3, 4 und somit an der ersten Seite 5 oder der zweiten Seite 6 am jeweils zugehörigen Thermoelement 2 angebracht und bedecken die jeweils zugehörige Stirnseite 3, 4 vorzugsweise gänzlich. Auf der von der zugehörigen Stirnseite 3, 4 abgewandten Seite der Nanolagen 9 weist die jeweilige Leiterbrücke 7 zudem ein elektrisch leitendes Leitelement 11 auf, das an den beiden Nanolagen 9 anliegt und diese elektrisch miteinander verbindet.
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Die Nanostruktur 10 kann eine solche mit Nanodrähten 12 und/oder Nanoteilchen 13 sein, welche aus Silber hergestellt, insbesondere bestehen, können. Die Nanodrähte 12 weisen Durchmesser zwischen 2 nm und 100 nm, vorzugsweise zwischen 10 nm und 90 nm, insbesondere von 60 nm, auf. Die Nanodrähte 12 weisen alternativ oder zusätzlich Längen zwischen 1 µm und 20 µm, insbesondere zwischen 5 µm und 15 µm, insbesondere von 10 µm, auf. Die Nanoteilchen 13 weisen vorzugsweise Durchmesser zwischen 200 nm und 500 nm, insbesondere zwischen 300 nm und 400 nm, auf.
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Die Leitelemente 11 können jeweils als ein Blech 14 oder eine Folie 15 ausgebildet sein. Vorstellbar ist es auch, das jeweilige Leitelement 11 als ein Metallgeflecht 16 auszubilden. In diesem Fall weist die jeweilige Leiterbrücke 7 also das Metallgeflecht 16 und zumindest eine Nanolage 9 auf.
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Die Leiterbrücken 7 und die Thermoelemente 2 sind vorzugsweise stoffschlussfrei, insbesondere lose, miteinander verbunden. Vorstellbar ist es, die Leiterbrücken 7 und die Thermoelemente 2 mit einem Druck zusammenzudrücken, der zwischen 100 Newton pro Quadratmillimeter und 1500 Newton pro Quadratmillimeter, insbesondere zwischen 200 Newton pro Quadratmillimeter und 1500 Newton pro Quadratmillimeter, besonders bevorzugt zwischen 400 Newton pro Quadratmillimeter und 1500 Newton pro Quadratmillimeter beträgt.
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Die Thermoelemente 2 sind insbesondere Halbleiter 17, wobei aufeinanderfolgende Thermoelemente 2 bzw. Halbleiter 17 unterschiedlich dotiert sind. Beispielsweise kann eins der Thermoelemente 2 ein n-dotierter Halbleiter 17' und das darauffolgende Thermoelement 2 ein p-dotierter Halbleiter 17" sein.
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Vorzugsweise weisen die Nanostrukturen 10, also die Nanodrähte 12 und/oder die Nanoteilen 13, Dimensionen auf, derart, dass die Nanostrukturen 10 durch Rauigkeiten der Stirnseiten 3, 4 und/oder der Leiterbrücken 7 bedingte Hohlräume (nicht gezeigt) zwischen den Stirnseiten 3, 4 und den zugehörigen Leiterbrücken 7 zumindest teilweise schließen. Insbesondere sind die Nanodrähte 12 und/oder die Nanoteilchen 13 kleiner als diese Hohlräume. Die mittlere Rauheit Ra der Stirnseiten beträgt dabei vorteilhaft zwischen 0,2 und 1,6.
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Im gezeigten Beispiel sind die Thermoelemente 2, insbesondere die Stirnseiten 3, 4 ähnlich, insbesondere identisch, dimensioniert. Zudem sind die Nanolagen 9 sowie die Leitelemente 11 der Leiterbrücken 7 als Gleichteile ausgebildet.
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Endseitig der Anordnung 8 kann jeweils eine Elektrode 20 vorgesehen sein, wobei die jeweilige Elektrode 20 der elektrischen Kontaktierung des Moduls 1 dient. Die jeweilige Elektrode 20 ist mit einem zugehörigen, endseitigen Thermoelement 2 über eine der Stirnseiten 3, 4 elektrisch verbunden, wobei im gezeigten Beispiel zwischen der jeweiligen Elektrode 20 und der zugehörigen Stirnseite 3, 4 wiederum eine Nanolage 9 vorgesehen ist.
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Auf der von den Thermoelementen 2 abgewandten Seite der Leiterbrücken 7 kann jeweils eine elektrisch isolierende Isolierschicht 21 angebracht sein, die vorzugsweise zudem eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Die Isolierschicht 21 ist vorzugsweise aus einem Metalloxid hergestellt, insbesondere eine Keramik 22.
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Auf der von den Thermoelementen 2 abgewandten Seite der Leiterbrücken 7 kann alternativ oder zusätzlich ein Substrat 23 oder ein Gehäuse 24 vorgesehen sein, das über die Leiterbrücken 7 mit den Thermoelementen 2 im wärmeübertragenden Kontakt steht. Dabei kann das Substrat 23 Bestandteil des Gehäuses 24 sein bzw. dieses ausbilden. Das Substrat 23 bzw. das Gehäuse 24 weist vorteilhaft eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Das Substrat 23 bzw. das Gehäuse 24 kann beispielsweise aus einem Metall oder einer Metalllegierung oder einem Metalloxid, insbesondere Keramik, oder Mischungen daraus hergestellt sein.
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Sofern das Substrat 23 bzw. das Gehäuse 24 elektrisch isolierend ist, beispielsweise aus einem Metalloxid hergestellt ist, kann die elektrisch isolierende Isolierschicht 21 entfallen.
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Bevorzugt sind auch die Isolierschicht 20 und/oder das Substrat 23 bzw. das Gehäuse 24 stoffschlussfrei mit der Anordnung 8 verbunden. Insbesondere können diese mit der Anordnung 8 verpresst sein.
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Das thermoelektrische Modul 1 kann als ein Peltier-Modul 25 ausgestattet sein, derart, dass beim Anlegen einer elektrischen Spannung an den Elektroden 20 Wärme von der ersten Seite 5 auf die zweite Seite 6 oder umgekehrt gepumpt wird. Dementsprechend bildet die erste Seite 5 eine Warmseite 26 und die zweite Seite 6 eine Kaltseite 27 der Anordnung 8 oder umgekehrt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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