DE3527673A1

DE3527673A1 - Thermoelektrischer generator und verfahren zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE3527673A1
Application number: DE19853527673
Authority: DE
Inventors: David Kinyoun Benson; Chester Edwin Golden Col. Tracy
Original assignee: US Department of Energy
Current assignee: US Department of Energy
Priority date: 1984-08-01
Filing date: 1985-08-01
Publication date: 1986-02-06
Also published as: US4650919A; GB2162687A; JPS6142976A; GB2162687B; CA1232363A; GB8516067D0; FR2568725B1; FR2568725A1

Description

R8059

Thermoelektrischer Generator und Verfahren zur Herstellung

desselben

Die Erfindung bezieht sich auf einen thermoelektrischen Generator und insbesondere auf solche thermoelektrischen Generatoren, die auf ausgewählten Substraten thermoelektrische Dünnschichtlegierungen verwenden. 5

Thermoelektrische Generatoren sind seit mehreren Jahren bekannt. Ein bei thermoelektrischen Generatoren auftretendes Problem ist die relativ niedrige Effizienz der thermoelektrischen Energieumwandlungen. In einigen Fällen kann dieser niedrige Wirkungsgrad ignoriert werden, wenn die Brennstoffkosten verhältnismäßig niedrig sind. Dies ist besonders dort der Fall, wo thermische Gradienten in Ozeanen, geothermische Quellen und industrielle Abfallströme ausgenutzt werden. Jedoch selbst bei dieser im wesentlichen kostenlosen Energie muß der thermoelektrische Generator aus Gründen des Wettbewerbs eine elektrische Ausgangsleistung besitzen, die weniger teuer als die konventionellen Alternativen ist. Aus Gründen des Wettbewerbs ist es daher notwendig, die Baukosten thermoelektrischer Generatoren auf einem Minimum zu halten.

ORIGINAL

Bei einer bekannten Bauart thermoelektrischer Generatoren werden dünne thermoelektrische Halblexterelemente vorgesehen, die im allgemeinen weniger als 1 mm dick sind und nur einen Bruchteil im allgemeinen weniger als ein Drittel des Oberflächengebiets eines Wärmeaustauschers bedecken. Die Wismut-Tellurid-Antimon-Selenidverbindung ist zur Verwendung in. solchen thermoelektrischen Generatoren wohl geeignet, insbesondere für den niedrigen Temperaturbereich wie beispielsweise im Bereich von ungefähr 0 ⁰C bis ungefähr 200 ⁰C. Bei dieser thermoelektrischen Generatorbauart werden Halblexterelemente in Anordnungen vorgesehen, und zwar mit einer gleichen Anzahl von Halbleiterelementen des η-Typs und des p-Typs, wobei dann diese Halblexterelemente elektrisch miteinander in Serien/ Parallel-Mustern verbunden sind, die derart gewählt sind, um eine gewünschte Spannung und Strom zu liefern. In einer Abwandlung des obigen thermoelektrischen Generators wird nur ein Typ {entweder der η-Typ oder der p-Typ) in jeder Anordnung verwendet, aber im Generatormodul sind

2Ό öie gestapelten Anordnungen alternativ solche des η-Typs und des p-Typs.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben für die kontinuierliche Herstellung eines Substrats, welches folgendes aufweist: ein Material mit guten elektrischen Isolier- und thermischen Leit-Eigenschaften positioniert zwischen zwei Schichten aus Metall, wobei Mittel inkorporiert sind, um einen gleichförmigen Abstand zwischen den Metallschichten sicherzustellen.

Weiterhin bezweckt die Erfindung ein Verfahren anzugeben, bei dem thermoelektrische Halbleiterelemente an vorbestimmten Stellen auf Substraten positioniert und daran in einem automatisierten Produktionssystem befestigt werden.

Ferner bezweckt die Erfindung ein Verfahren vorzusehen, bei dem thermoelektrische Halbleiterelemente eine Vielzahl von laminierten Schichten aufweisen, und zwar positioniert an vorbestimmten Stellen auf Substraten und daran befestigt in einem automatischen Produktionssystem.

Die Erfindung sieht ferner die Bildung eines thermoelektrischen Generator aus Substraten vor, und zwar mit dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen darauf und mit sogenannten "Superstraten".

Weiterhin sieht die Erfindung die Bildung eines thermoelektrischen Generator vor, der gestapelte Anordnungen aufweist, die nur einen Typ von Halbleiterelementen verwenden, d. h. den η-Typ oder den p-Typ.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Substraten und Superstraten zur Verwendung in thermoelektrischen Generatoren. Ferner auf die Herstellung von dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen auf solchen Substraten, für die Kombination einer Vielzahl von Substraten mit einer Vielzahl von dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen darauf und Superstraten in einem thermoelektrischen Generator, schließlich auf die Ausbildung eines thermoelektrischen Generators mit nur einer Art von Halbleiterelementen, d. h. entweder des η-Typs oder des p-Typs.

Die Substrate werden in einem kontinuierlichen Laminier- oder Beschichtungsprozeß ausgebildet, wobei eine dünne Schicht aus einem bei niedriger Temperatur glasigein Email schmelzvereinigt wird zwischen zwei Schichten aus Metallfolie. Das Email enthält vorzugsweise Abstandsmaterialien, wie beispielsweise kleine Kügelchen vom gleichförmigen Durchmesser, die in einem flüssigen geschmolzenen Email

fest verbleiben. Die kleinen Kügelchen stellen eine gleichförmige AbStandsbeziehung zwischen den Schichten der Metallfolie sicher. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Metallfolie Kupfer auf, wobei aber darauf hingewiesen sei, daß auch andere Metalle mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden können. Das Email ist vorzugsweise ein auf Bleioxid basierendes glasiges Email und die kleinen Kügelchen sind Glaskügelchen mit einem hohen Siliciumoxidgehalt, obwohl auch andere Materialien mit ähnlichen Eigenschaften verwendet werden können.

Die Substrate werden sodann mit dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen versehen. Speziell bewegen sich die Substrate über eine Reihe von Rollen durch eine Vielzahl von ArbeitsStationen, die auf Drücken gehalten werden, die nur einen kleinen Bruchteil einer Atmosphäre aufweisen und der Austritt an der letzten Arbeitsstation erfolgt mit den dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen befestigt in einer vorbestimmten Lage an den Substraten.

Eine Vielzahl von Substraten, deren jedes dünne thermoelektrische Halbleiterelemente darauf besitzt, werden mit Superstraten versehen, um die thermoelektrischen Module zu bilden. Eine Struktur, die eine Vielzahl von mit Abstand angeordneten hohlen Tafeln aufweist, werden mit den thermoelektrischen Modulen verwendet, um einen thermoelektrischen Generator zu bilden. Die Module sind zwischen und in Berührung mit den benachbarten hohlen Tafeln angeordnet. Geeignete Mittel sind vorgesehen, um relativ heiße Strömungsmittel durch jede zweite Tafel zu leiten und kalte Strömungsmittel durch die verbleibenden Tafeln. Im bevorzugten Ausführungsbsispiel der Erfindung wird nur ein Typ des Halbleiterelements, des η-Typs oder des p-Typs verwendet. Geeignete elektrische Verbindungen werden vorgesehen, so daß die durch den thermoelektrischen Generator erzeugte elektrische Energie verwendet werden kann.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
5

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verfahrens

zur Herstellung von Substraten; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teils eines Substrats;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Verfahrens

zum Vorsehen von Substraten mit dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen; Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Abscheidung verschiedener Materialien auf einem Substrat;

Fig. 5 eine bildliche Darstellung der Laminierung eines

Substrats mit dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen befestigt darauf mit einem Superstrat; Fig. 6 eine schematische Darstellung eines thermoelektrisehen Generators;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer elektrischen Schaltung zur Verwendung mit dem thermoelektrischen Generator der Fig. 6.

Fig. 1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung von Substraten zur Verwendung in thermoelektrischen Generatoren. Ein Wickel 2 aus einer Metallfolie 4 ist drehbar an einem Ende 6 eines kontinuierlichen Transportbandes 8 derart gelagert, daß die Metallfolie 4 vom Wickel 2 entfernt und auf dem Transportband 8 abgelegt werden kann. Ein Trichter 10 ist oberhalb des Transportbands 8 angeordnet und enthält eine kontinuierliche Versorgung von Material 12, welches durch eine öffnung 14 auf der Oberfläche der Metallfolie 4 abgeschieden werden soll. Das Material 12 kann irgendein Material sein, welches gute elektrische Isoliereigenschaften

und gute thermische Leiteigenschaften besitzt und im bevorzugten Ausführungs Beispiel enthält dieses Material eine Mischung aus glasigem Email und eine Vielzahl von kleinen Kügelchen aus weiter unten zu beschreibenden Gründen. Das Transportband 8 wird in kontinuierlicher Bewegung durch geeignete nicht gezeigte Mittel gehalten.

Nach der Abscheidung oder Ablage auf der Metallfolie 4 läuft das Material 12 unter einer Reihe von Heizmitteln 16, die eine hinreichende Wärmemenge auf das Material 12 aufbringen, um so das glasige Email flüssig zu machen. Ein weiterer Wickel 18 aus Metallfolie 20 ist drehbar oberhalb des Transportbands 8 derart angeordnet, daß die Metallfolie 20 vom Wickel 18 entfernt und auf das verflüssigte Material 12 aufgebracht werden kann. Ein zweites Transportband 22 ist oberhalb eines Teils des Transportbands 8 angeordnet und wird in kontinuierlicher Bewegung durch nicht gezeigte geeignete Mittel gehalten. Das Laminat, welches die Metallfolie 4, das verflüssigte Material 12 mit den kleinen Kügelchen und die Metallfolie 20 umfaßt, bewegt sich in einer Position zwischen den Transportbändern 8 und 22. Das Transportband 22 übt einen vorbestimmten Druck auf die Metallfolie 20 derart aus, daß die Folie 20 gegen das verflüssigte Material 12 gedrückt wird. Die Bewegung der Folie 20 gegen das verflüssigte Material 12 wird durch die kleinen Kügelchen begrenzt. Der Abstand zwischen der Metallfolie 20 und der Metallfolie 4 wird durch die kleinen Kügelchen gleichförmig gehalten, die in Kontakt mit der Metallfolie 4 und der Metallfolie stehen. Während des Durchgangs zwischen den Transportbändern 8 und 22 härtet das verflüssigte glasige Email aus und wird mit den benachbarten Oberflächen der Schichten aus den Metallfolien 4 und 20 verschmolzen (fused). An den Enden 24 und 26 der Transportbänder 8 und 22 sind geeignete 5 Mittel 28 und 30 vorgesehen, um das kontinuierliche Laminat der Metallfolie 4, das glasige Email und die kleinen Kugel-

chen und die Metallfolie 20 in vorbestimmte Längen zu schneiden, um so Substrate 32 zu bilden. Ein Transportband 34 ist vorgesehen, um die Substrate 32 zu einer weiteren Stelle zur weiteren Verarbeitung zu transportieren.

In Fig. 2 ist ein Teil eines Substrats 32 dargestellt, welches die Metallfolie 4, das glasige Email 36, die kleinen Kügelchen 38 und die Metallfolie 20 aufweist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die Metallfolie aus Kupfer (oder weist Kupfer auf) , und zwar mit einer Dicke von ungefähr 0,025 nun bis ungefähr 0,076 nun. Das glasige Email 36 weist ein auf Bleioxid basierendes glasiges Email auf. Die kleinen Kügelchen 38 weisen Glas auf, und zwar mit einem hohen Siiicxumdioxidgehalt und mit einem durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 0,051 mm. Die Heizer 16 liefern hinreichend Wärme, um die Temperatur des Materials 12 auf ungefähr 600 ⁰C anzuheben, um so das auf Blei basierende glasige Email 36 zu verflüssigen.

Ein System zur Verarbeitung der Substrate 32, um sie mit dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen zu versehen, ist schematisch in Fig. 3 gezeigt. Ein Transportband 4 0 transportiert eine Vielzahl von Tragplatten 4 2 durch eine Reihe von ArbeitsStationen. Die Tragplatten 4 2 sind mit einem vorbestimmten Abstand voneinander angeordnet und sie werden durch die Arbeitsstationen durch eine Vielzahl von kraftgetriebenen Transportrollen 44 bewegt. In den meisten Fällen haben die Tragplatte 42 und die Substrate 32 im ganzen die gleiche Größe. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Tragplatten 42 beträchtlich langer sein können als die Substrate 32, so daß eine Vielzahl von Substraten auf jeder Tragplatte positioniert werden kann. Ein Substrat 32 ist an einer vorbestimmten Stelle auf jeder der Tragplatten 42 derart positioniert, daß die dünnen thermoelektrischen Halbleiterelemente in ordnungsgemäßer Weise positioniert sind. Die Bewegung der kraftgetriebenen

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Transportrollen wird durch Signale gesteuert, die durch einai (nicht gezeigten) Computer erzeugt werden, um so die Tragplatten 42 über das Transportband 40 zu bewegen und jede Tragplatte an einer vorbestimmten Stelle an jeder Arbeitsstation zu lokalisieren.

Nach der Aufbringung auf einer Tragplatte 42 wird ein Substrat 32 durch eine Luftschleußenkammer 46 bewegt, sodann in eine Pufferkammer 48, wo der Druck auf einen kleinen Bruchteil einer Atmosphäre reduziert wird, wie beispielsweise auf einen Druckwert von ungefähr 100 Pa bis ungefähr 1000 Pa. Das Substrat läuft dann durch eine weitere Luftschleußenkammer 50 in eine Reinigungskammer 52, wo das Substrat 32 einer Reinigungsoperation ausgesetzt wird, wie beispielsweise einem Plasma aus ionisiertem Gas, umso das Substrat für die Abscheidung eines dünnen thermoelektrischen Halbleiterelements darauf bereitzumachen. Das Substrat 32 läuft dann durch eine oder mehrere Luftschleußenkammern 54 und 56 in eine weitere Puf-

ferkammer 58, wo der Druck weiter reduziert wird, und zwar in einem Bereich von ungefähr 10 Pa bis ungefähr 10~² Pa.

Das gereinigte Substrat 32 verläßt die Pufferkammer 58 und läuft durch eine Vielzahl von Materialabscheidekammern 60, 62, 64 und 66. Die Materialabscheidekammern 60, 62, 64 und 66 werden auf Drücken von ungefähr 10 Pa bis ungefähr 10 Pa gehalten. Während der Abscheidung, was in Fig. 3 gezeigt ist, entsprechen die Dimensionen jeder Kammer 60, 62, 64 und 66 im allgemeinen den Dimensionen jeder Tragplatte 42, so daß das Substrat 32 ordnungsgemäß an der richtigen vorbestimmten Stelle in jeder der Kammern 60, 62, 64 und 66 positioniert werden kann. In jeder dieser Materialabscheidungskammern wird eines der zusammen zu laminierenden Materialien abgeschieden, um die thermoelektrischen Halbleiterelemente zu bilden, und zwar erfolgt

die Abscheidung an vorbestimmte mit Abstand angeordneten Stellen auf dem Substrat 32 durch ein Sprühverfahren, welches schematisch in Fig. 4 gezeigt ist. Ein Magnet 68 ist in einer festen Position in jeder der Materialabscheidungskammern angeordnet, und zwar mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet oberhalb des Substrats 32 auf der Tragplatte 42. Ein Sprühtarget 70 ist unterhalb des Magnet 68 positioniert und umfaßt eine Versorgung an Material, welches auf dem Substrat 32 abgeschieden werden soll. Unmittelbar unterhalb des Sprühtargets 70 befindet sich eine Anode 72 mit einer Innenkonfiguration größer als das Sprühtarget 70. Die gesprühten Atome 74 bewegen sich nach unten durch eine Maske 75 mit geeigneten öffnungen darinen, um die Abscheidung auf dem Substrat 32 zu bewirken. In einigen Fällen kann die Maske 75 weggelassen werden und eine kontinuierliche Materialschicht kann auf jedem Substrat abgeschieden werden. Da jedoch wirtschaftliche Betrachtungen wichtig sind, wird in den meisten Fällen die Maske verwendet. Weil die Differenz zwischen der thermoelektrischen Erzeugung der elektrischen Energie durch eine kontinuierliche Schicht und der thermoelektrischen Erzeugung durch mit Abstand angeordnete Stellen der dünnen thermoelektrischen Halbleiterelemente verhältnismäßig

klein ist, wird die Maske typischerweise verwendet. 25

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Sprühtarget 70 wie folgt vorgesehen: Nickel in der Abscheidungskammer 60, Wismut-Tellurid-Antimon-Selenid in der Abscheidungskammer 62, Nickel in der Abscheidungskammer 64 und Lot in der Abscheidungskammer 66. Die dünnen thermoelektrischen Elemente 76 sind in Fig. 5 gezeigt,wobei jedes Element eine Schicht 78 aus Nickel befestigt am Substrat 32 aufweist, eine Schicht 80 aus Wismut-tellurid-Antimonselenid befestigt an der Schicht 78 aus Nickel, eine Schicht 82 aus Nickel befestigt an der Schicht 80 aus Wismuttellurid-Antimonselenid, und eine Schicht 84 aus

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Lot befestigt an der Schicht 82 aus Nickel. Die Schichten 78 und 82 aus Nickel arbeiten als Diffusionbarriereschichten und die Schicht 80 aus Wismuttellurid-Antimonselenid ist der thermoelektrische Halbleiterfilm (Schicht). Das Substrat 32 bewegt sich von der Abscheidungskammer 66 durch eine Vielzahl von Pufferkammern 88 und Luftschleußen 86, wobei der Druck graduell auf im wesentlichen eine Atmosphäre erhöht wird.

Fig. 5 zeigt ein Superstrat 90, welches sich einer Position unmittelbar vor Kontaktierung mit den Schichten 84 des Lots befindet. Das Superstrat 90 ist ähnlich dem Substrat 32 und weist eine Metallfolie 4, Glasemail 36, kleine Glaskügelchen 38 und Metallfolie 20 auf. Nachdem das Superstrat 90 in Berührung mit den Schichten 84 des Lots bewegt wurde, wird eine Niedrigtemperaturlötung oder Hartlötung verwendet, um die Metallfolie 4 an den Schichten 82 des Nickels zu befestigen.

Ein thermoelektrischer Generator ist schematisch in Fig. gezeigt und verwendet eine Vielzahl von thermoelektrischen Modulen 92, wobei jedes thermoelektrische Modul 92 ein Substrat 32 und ein Superstrat 90 aufweist, und zwar mit dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen 76 dazwischen. Eine mit Abstand angeordnete hohle Tafeln oder Platten 94, 96, 98 und 100 aufweisende Struktur wird derart vorgesehen, daß die Vielzahl der thermoelektrischen Module 92 zwischen und in Kontakt mit den hohlen Tafeln 94, 96, 98 und 100 angeordnet werden kann. Wie in Fig. 6 gezeigt, befindet sich eine Seite jedes thermoelektrischen Moduls benachbart zu einem kalten Strömungsmittel und die andere Seite liegt benachbart zu einem heißen Strömungsmittel. Die Platten 94 und 98 sind mit Mitteln 101 verbunden, durch welche kaltes Strömungsmittel geliefert wird und ferner sind die Platten mit Mitteln 102 verbunden.durch die kaltes Strömungsmittel entfernt wird. Die Platten oder Tafeln 96 und 100 sind mit Mitteln 104 verbunden,durch die

BAD OB'«

heißes Strömungsmittel geliefert wird und mit Mitteln 106, durch die heißes Strömungsmittel entfernt wird. Die Anzahl der verwendeten Tafeln 94, 96, 98, 100 hängt von der Größe des gewünschten thermoelektrischen Generators ab. Bei dem in Fig. 6 gezeigten thermoelektrischen Generator wird nur ein Typ des Halbleiterelements verwendet, d. h. entweder der η-Typ oder der p-Typ. Die Verwendung VDn nur einem Halbleiterelementtyp ist vorteilhaft, da zu unterschiedlichen Zeiten die Kosten der Materialien unterschiedlich sind, so daß das am wirtschaftlichsten verfügbare Material ausgewählt werden kann. Da auch nur ein Typ verwendet wird, muß das Herstellungsverfahren nicht unterbrochen werden.

In einigen Fällen kann die Metallfolie 20 weggelassen werden, so daß im zusammengebauten thermoelektrischen Generator keine Metallschicht zwischen dem Material 12 mit guten elektrischen Isoliereigenschaften und guten thermischen Leitfähigkeiten und den Oberflächen der 1 afein 94, 96, 98 und 10O vorhanden ist. Aus Herstellungsgründen würde das obere Transportband 22 ein Material aufweisen, welches nicht an dem Material 12 klebt.

Fig. 7 zeigt eine elektrische Schaltung zur Verwendung mit dem in Fig. 6 gezeigten thermoelektrischen Generator, wobei hier das Halbleiterelement zum η-Typ gehört. Die negativen und positiven Seiten der thermoelektrischen Module 92 sind in Serie geschaltet.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich im wesentlichen nur auf die Prinzipien der Erfindung. Zahlreiche Abwandlungen sind möglich und liegen im Rahmen fachmännischen Handelns.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:

^ad original

- η.

Ein thermoelektrischer Generator unter Verwendung von Halbleiteelementen zum Ansprechen auf einen Temperaturgradienten zur Erzeugung elektrischer Energie, wobei sämtliche Halbleiterelemente zum gleichen Typ gehören. Ein kontinuierliches Verfahren zur Ausbildung von Substraten, auf denen Halbleiterelemente und Superstrate angeordnet werden und ein Verfahren zur Ausbildung der Halbleiterelemente auf den Substraten werden angegeben. Die Substrate mit den darauf befindlichen Halbleiterelementen werden mit Superstraten kombiniert, um Module zur Verwendung in thermoelektrischen Generatoren zu bilden.

- Leerseite -

Claims

- yi - Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines thermoelektrischen Generator einschließlich der Anfangsschritte des Ausbildens einer Vielzahl von Substraten (32) und der Ausbildung von mindestens einem dünnen thermoelektrischen Halbleiterelement auf mindestens einer Oberfläche einer Vielzahl von Substraten (32), wobei das Verfahren wie folgt gekennze ichnet ist:

Verwendung einer Vielzahl von Substraten als Supers tr a ten .(9O) ,

Ausbildung einer Vielzahl von Modulen (92) ,wobei jedes Modul (92) das erwähnte dünne thermoelektrische Halbleiterelement (76) aufweist, und zwar angeordnet zwischen einem substrat (32) und einem Supertrat (90) und

Verwendung einer Vielzahl der Module (92) zur Bildung eines thermoelektrischen Generators,

2. Verfahren zur Herstellung von Substraten (32), wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Miteinanderverbinden oder Verschmelzen in einem kontinuierlichen Verfahren einer kontinuierlichen Schicht aus Material (12) mit elektrischen Isolations- und thermischen Leiteigenschaften verschmolzen oder verbunden mit und zwischen einer kontinuierlichen ersten Schicht (4) und einer kontinuierlichen zweiten Schicht aus Metall (20),
Einschließen in dem Material (12) von Abstandsmitteln

(38) zur Sicherstellung eines gleichförmigen Abstands zwischen der ersten Schicht (4) und' der zweiten Schicht (20), und

Teilung der kontinuierlichen Schicht aus Material (12). der Abstandsmittel (38) und der kontinuierlichen ersten Schicht (14) und der zweiten Schicht (20) aus Metall zur Bildung einer Vielzahl von Substraten (32).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der ersten und zweiten Schichten aus einer Metallfolie gebildet ist und daß kleine Kügelchen von im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser als die Abstandmittel verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kupfer als Metallfolie verwendet wird, und daß Glaskügelchen mit hohem Siliciumdioxidgehalt als die kleinen Kügelchen verwendet werden, und daß ferner das erwähnte Material ein auf Blei basierendes glasartiges Email ist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, und zwar Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der dünnen thermoelektrischen Halbleiterelemente durch ein Verfahren gebildet wird, welches folgendes aufweist: Einspeisen einer Vielzahl von Substraten durch ein geschlossenes System,

Aufrechterhaltung von Teilen des geschlossenen Systems auf Drücken, die nur einen kleinen Bruchteil von einer Atmosphäre ausmachen, und Ausbildung von mindestens einem dünnen thermoelektrisehen Halbleiterelement auf mindestens einer Oberfläche jedes der Substrate.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Einspeisen der Vielzahl von Substraten durch das geschlossene Systein folgendes aufweist:

Vorsehen eines endlosen Transportmittels mit einer Vielzahl von Tragplatten in Assoziation damit, Einspeisen von mindestens einem Substrat auf jede der Tragplatten,

Bewegung der Tragplatten und der Substrate durch das geschlossene System,

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Vorsehen von mindestens einer ersten Luftschleuße in die jedes der Substrate aus der Atmosphäre eintritt,

Bewegung jedes der Substrate aus der Luftschleuße in eine Pufferkammer,

Ausbildung eines Drucks in der Pufferkammer,der nur einen kleinen Bruchteil einer Atmosphäre ausmacht,
Bewegung jedes der Substrate aus der Pufferkammer in eine Abscheidungszone,

Aufrechterhaltung eines Druckes in der Abscheidungszone,der nur einen kleinen Bruchteil einer Atmosphäre ausmacht,
Ausbildung einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen auf der erwähnten mindestens einen Oberfläche jedes der Substrate in der Abscheidungszone,

Bewegung jedes der Substrate aus der Abscheidungszone Γ in eine weitere Pufferkammer,

Ausbildung eines Drucks im wesentlichen gleich einer Atmosphäre in der erwähnten anderen Pufferkammer und Bewegung jedes der Substrate aus der erwähnten anderen Kammer durch eine Luftschleuse zur Atmosphäre.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei folgendes vorgesehen ist:

Ausbildung einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten dünnen thermoelektrischen Halbleiterelementen auf mindestens einer Oberfläche jedes der Substrate durch ein Verfahren, welches folgendes aufweistϊ Bewegung jedes der Substrate in einer Abscheidungszone, Unterteilung der Abscheidungszone in eine Vielzahl von Abscheidungskammern,
Beibehaltung eines Drucks in jeder der Abscheidungskammern, der nur eineh kleinen Bruchteil einerAtmosphäre

ausmacht, und ^

Ausbildung einer Vielzahl von Schichten (Laminaten), die einzelne Materialschichten aufweisen, in den Abscheidungskammera ·

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei folgendes vorgesehen ist:

Abscheidung einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten Nickelschichten in einer ersten der Abscheidungskammern auf mindestens einer Oberfläche jedes der Substrate,

Abscheidung einer Schicht aus Halbleitermaterial in einer zweiten der Abscheidungskammern auf jeder der Nickelschichten,
Abscheidung einer Nickelschicht in einer dritten der Abscheidungskammern auf jeder der Schichten aus Halbleitermaterial, und

Abscheidung einer Schicht aus Befestigungsmaterial auf jeder der Nickelschichten in einer vierten der Abscheidungskammern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Wismuttellurid-Antimonselenid-Verbindung als das Halbleitermaterial.

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Sprühverfahrens (sputtering-Verfahren) in jeder der Vielzahl von Abscheidungskammern zur Bildung einer Schicht des Laminats.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, und zwar Anspruch 1, gekennzeichnet durch Ausbildung jedes der Substrate als ein Laminat bestehend aus mindestens einer Materialschicht mit elektrisch-isolierenden und thermisch-leitenden Eigenschäften und einer Schicht aus Metallfolie, Ausbildung jedes der Module mit dem Halbleiterelement

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sandwichartig zwischen den Schichten der Metallfolie,

Vorsehen einer Struktur mit einer Vielzahl von , mit Abstand angeordneten hohlen Platten, Anordnung -«on mindestens einem der Module zwischen und in Kontakt mit benachbarten bohlen Platten, Durchleiten in abwechselnder Art und Weise von heißem oder kaltem Strömungsmittel durch die hohlen Platten, und

Vorsehen geeigneter elektrischer Verbindungsmittel zur Verwendung des erzeugten elektrischen Stroms.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, und zwar Anspruch 1, wobei folgendes vorgesehen ist:

Ausbildung jedes der Substrate als ein Laminat, welches eine Schicht aus glasigem Email sandwichartig zwischen und verschmolzen mit Schichten der Metallfolie aufweist,

Vorsehen einer Struktur mit einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten hohlen Platten, Anordnung von mindestens einem der Module zwischen und in Kontakt mit benachbarten hohlen Platten, Hindurchleiten in alternierender Art und Weise von heißen oder kaltem Strömungsmittel durch die hohlen Platten, und

13. Verfahren zur Herstellung von Substraten, wobei folgendes vorgesehen ist:

Zusammenschmelzen in einem kontinuierlichen Verfahren von einer kontinuierlichen Schicht aus Material mit elektrischen Isolier- und thermischen Leiteigenschaften, und zwar verschmolzen mit und zwischen einer kon-

tinuierlichen ersten Schicht und einer kontinuerilichen zweiten Schicht aus Metall, wobei in dem Material Abstandsmittel vorgesehen sind, um einen gleichförmigen Abstand zwischen den ersten und zweiten Schichten vorzusehen, und Teilung der kontinuierlichen Materialschicht, der Abstandsmittel und kontinuierlichen ersten und zweiten Schichten aus Metall zur Bildung einer Vielzahl von Substraten.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei folgendes vorgesehen ist:

Vorsehen eines ersten endlosen sich bewegenden Transportbandes,

Anordnung eines ersten Wickels aus Metallfolie benachbart zu einem Ende des ersten endlosen Transportbandes,

Bewegung aufeinanderfolgender Teile der Metallfolie von dem ersten Wickel auf das erste endlose sich bewegende Transportband zur Bewegung mit diesem, Ablage einer Schicht aus glasigem Email mit darinnen eingeschlossenen Abstandsmitteln auf der Metallfolie von dem ersten Wickel zur Bewegung damit, Anordnung eines zweiten Wickels aus Metallfolie oberhalb des ersten endlosen sich bewegenden Transportbandes,

Bewegung aufeinanderfolgender Teile der Metallfolie von dem ersten Wickel in Berührung mit der Schicht aus glasigem Email und zur Bewegung damit, Miteinanderverschmelzen der Schicht aus glasigem Email und benachbarter Oberflächen der Metal!folien von den ersten und zweiten Wickel, und

Unterteilung der zusammengeschmolzenen Schichten aus glasigem Email und der Metallfolien in eine Vielzahl von Substraten.

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15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei folgendes vorgesehen ist:

Aufbringen von Wärme auf die Schicht aus glasigem Email zur Verflüssigung des glasigem Emails,

,-. Vorsehen eines zweiten endlosen sich bewegenden Transportbandes positioniert in AbstandsbeZiehung oberhalb eines Teils des ersten endlosen sich bewegenden Transportbandes,
Eingabe der Schicht aus verflüssigtem glasigem Email sandwichartig zwischen den Metallfolien zwischen den ersten und zweiten endlosen sich bewegenden Transportbändern,

Aufbringen von Druck durch die ersten und zweiten endlosen sich bewegenden Transportbänder zur Bewegung der Metallfolien aufeinanderzu, und Begrenzung der Bewegung der Metallfolien aufeinander zu durch Kontakt mit den Abstandsmitteln.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei folgendes vorgesehen ist:

Beibehaltung der Schicht aus glasigem Email und der Metallfolien zwischen den ersten und zweiten endlosen sich bewegenden Transportbändern, bis das glasige Email sich verfestigt hat,

Verwendung kleiner Glaskugeln mit einem hohem SiIiciumdioxidgehalt und von im wesentlichen gleichförmigen Durchmesser als Abstandsmittel, Verwendung einer auf Blei basierenden glasigen Email als die glasige Email, und

Verwendung von Kupfer als das Metall in den Metallfolien.

17. Verfahren zur Ausbildung eines dünnen thermoelektrischen Halbleiterelements auf einer Oberfläche, wobei folgendes vorgesehen ist:

Eingabe einer Vielzahl von Substraten durch ein geschlossenes System,

Beibehaltung von Teilen des geschlossenen Systems auf Drücken, die nur einen kleinen Bruchteil einer Atmosphäre umfassen, und

Ausbildung auf mindestens einer Oberfläche jeder der Substrate von mindestens einem dünnen thermoelektrischen Halbleiterelement.

18,

Verfahren nach Anspruch 17, wobei folgendes vorgesehen ist:

Ausbildung an mindestens einer Oberfläche jeder der Substrate einer Vielzahl von mit Abstand angeordneter thermoelektrischer Halbleiterelemente durch ein Verfahren, welches folgendes aufweist. Bewegung jedes der Substrate in einer Abscheidungszone, i

Unterteilung der Abseheidungszone in einer Vielzahl von Abscheidungskammern, ι

Aufrechtlerhaltung eines Druck in jeder der Abscheidungskammer, der nur einen kleinen Bruchteil einer Atmosphäre ausmacht, und

Ausbildung einer Vielzahl von Laminaten, die einzelne Materialschichten aufweisen in den Abscheidungskammern . I

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei folgendes vorgesehen ist: ! Abscheidung einer Vielzahl von mit Abstanid angeord-, neten Nickelschichten an mindestens einerj Oberfläche

jedes der Substrate in einer ersten der Abscheidungskammern ,

Abscheidung einer Schicht aus Halbleitermaterial auf jeder der Nickel schichten in einer zweiten der Abscheidungskammern,

Abscheidung einer Nickelschicht auf jeder der Halbleitermaterialschichten in einer dritten der Absehe idungskairunern, und

Abscheidung einer Befestigungsmaterialschicht auf jeder der Nickelschichten in einer vierten der Abseheidungskammern.

20. Verfahren nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Sprühverfahrens in jeder der Vielzahl der Abscheidungskammern zur Bildung einer Schicht des Laminats.

21. Thermoelektrischer Generator gekennzeichnet durch; eine Vielzahl von Modulen (92), der jedes mindestens ein Halbleiterelement (76) aufweist, wobei dieses Halbleiterelement elektrische Energie infolge eines thermischen Gradienten erzeugt, Materialhandhabungsstrukturen (101) und (102) zur Erzeugung einer relativ kalten Zone auf einer Seite jedes Moduls (92),

Materialhandhabungsstrukturen (104) und (106) zur Erzeugung einer relativ heißen Zone auf der anderen Seite jedes Moduls (92),
wobei die Halbleiterelemente (76) zum gleichen Typ gehören, wobei ferner eine Schaltung zum Sammeln der elektrischen Energie vorgesehen ist.

22. Generator nach Anspruch 21, wobei sämtliche Halbleiterelemente zum η-Typ gehören.

23. Generator nach Anspruch 21, wobei sämtliche Halbleiterelemente zum p-Typ gehören.

24. Generator nach Anspruch 21, wobei jedes der Module

eine Vielzahl von mit Abstand angeordneten Halbleiterelementen aufweist.

25. Generator nach Anspruch 24, wobei jedes der Module ein Laminat aufweist, welches folgendes aufweist: eine Schicht aus einem Material mit elektrisch isolierenden und thermisch leitenden Eigenschaften, eine Schicht aus einem Material mit elektrischleitenden Eigenschaften,

eine Schicht, die eine Vielzahl von Halbleiterelementen aufweist,

eine Schicht aus einem Material mit elektrischleitenden Eigenschaften und

eine Schicht aus einem Material mit elektrischisolierenden und thermisch-leitenden Eigenschaften.

26. Generator nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch Mittel zum Stützen der Module in mit Abstand angeordneter, übereinanderliegender Beziehung.

27. Generator nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Halterung der Module folgendes aufweisen:

eine Struktur mit einer Vielzahl von mit Abstand angeordneten hohlen Platten,

Mittel zum Strömen eines relativ kalten Strömungsmittels durch einige der hohlen Platten, und Mittel zum Strömen eines relativ heißen Strömungsmittels durch die andere der hohlen Platten.

28. Generator nach Anspruch 27, wobei das Material mit elektrisch-isolierend und thermisch-leitenden Eigenschäften ein glasartiges Email ist.

29. Generator nach Anspruch 28,. dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit elektrisch leitenden Eigenschaften eine Metallfolie ist.

30. Generator nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht aus einer Metallfolie zwischen jeder

der Platten vorgesehen ist und daß die Materialschicht elektrisch-isolierende und thermisch-leitende Eigenschaften besitzt.