中心議題：

• 熱電發生器的組成
• 熱電發生器的電能產生原理

解決方案：

• 薄膜熱電發生器
• TEG與存儲器件的組合

熱量采集是將一部分能量從某個現有的但尚未使用的能量源上分離、獲取以及存儲的過程。熱電發生器（TEG）中的溫差可產生電勢，從而將熱源中的廢熱轉換為另一種能量形式——電能。

能neng量liang采cai集ji為wei無wu線xian傳chuan感gan器qi等deng設she備bei提ti供gong了le直zhi接jie供gong電dian的de可ke能neng。但dan是shi
，如ru果guo熱re能neng要yao被bei視shi為wei一yi種zhong穩wen定ding的de電dian源yuan，就jiu必bi須xu考kao慮lv熱re源yuan的de穩wen定ding性xing。將jiang薄bo膜mo熱re電dian發fa生sheng器qi與yu能neng量liang存cun儲chu器qi件jian相xiang結jie合he，就jiu為wei管guan理li能neng量liang源yuan的de變bian化hua性xing提ti供gong了le一yi種zhong理li想xiang的de解jie決jue方fang案an。

熱電發生器

熱電器件的核心組件是一組熱電偶
，它包括一個N型與一個P型半導體，兩者由金屬板相連。在P與N型材料對端的導電連接構成了一個完整電路。


圖1熱電熱發生器的熱-電轉換

當熱電偶存在熱梯度時（即頂部比底部熱）
，熱電發生器(TEG)工作。在該情況下
，器件產生電壓並形成電流
，根據賽貝克效應
，熱能轉化為電能。

將這些熱電偶組串聯，則形成熱電模塊。若熱量在該模塊頂部與底部之間流動（形成溫度梯度），則可產生電壓並形成電流。

薄膜熱電發生器

由薄膜技術製造的TEG能提高能量轉換的性能，從而提高它們作為能量源的能力。薄膜熱電發生器比傳統TEG小而且薄
，有望利用工業標準生產方法進行直接集成。

薄膜是厚度範圍從不足1納米到幾微米的材料層。薄膜熱電材料可通過多種方式生成


，但通常需要真空沉澱技術
，例如通過金屬有機物化學氣相沉積法（MOCVD）反應器。器件采用常規半導體製備工藝製造。

電能產生

熱電發生器以效率η將熱能（Q）轉化為電能（P）。

P=ηQ(1)

設備體積越大
，利用的熱量Ｑ也越大
，對應產生更多的電能P。類(lei)似(si)地(di)，所(suo)用(yong)的(de)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)數(shu)量(liang)增(zeng)加(jia)一(yi)倍(bei)，由(you)於(yu)所(suo)獲(huo)得(de)的(de)熱(re)能(neng)增(zeng)加(jia)一(yi)倍(bei)
，所(suo)以(yi)產(chan)生(sheng)的(de)電(dian)能(neng)自(zi)然(ran)也(ye)增(zeng)加(jia)一(yi)倍(bei)。不(bu)考(kao)慮(lv)熱(re)流(liu)量(liang)與(yu)係(xi)統(tong)構(gou)型(xing)的(de)特(te)殊(shu)約(yue)束(shu)，使(shi)用(yong)每(mei)單(dan)位(wei)麵(mian)積(ji)生(sheng)成(cheng)的(de)熱(re)能(neng)（P/A）與熱流量密度（Q/A）相比使用電能與消耗熱量的絕對量更為便利（如式2所示）。這對於熱電發生器特別方便，因為該器件具有良好的可擴展性：大規模器件可通過小模塊陣列輕鬆組成。

P/A=ηQ/A(2)

TEG與存儲器件的組合

根據熱源的穩定性情況
，熱電發生器在作為電源的實際應用中，可以選擇以下兩種方式之中的一種：若熱源足夠大且穩定，則直接使用；通過為電池或其他能量存儲器件充電的方式使用。

對帶有TEG的電池充電最簡便的方式是為電池提供恒定電壓或恒定電流。當然，如果電壓或電流非常大，可能會出現損壞電池的情況。

如果在TEGxuanxingshijiangqichongdiandianliuhuochongdiandianyayudianchidefangdianlvxiangpipei，zedianchikeyiyizhibaochizaichongdianzhuangtai，erqiebuhuishoudaosunhai。zhezhongchongdianfangshibeichengweiduidianchideweiliuchongdian。zhejiangshidianchibaochigaorongliang。tashizuimandedianchichongdianfangfa，tongshiyeshizuibianyiyuanquandefangfa。dabufenkechongdiandianchi
，tebieshiniegedianchihuonieqingdianchi，juyouyidingdezifangdiansulv
，zheyiweizhejishizaimeiyouyongyuweishebeigongdiandeqingkuangxia，tamenyehuizhujianfangdiaodianliang。

此外，還有很多其他方法，例如，定時器型

、智能型
、感應型和脈衝型。由於不需要額外增添任何穩壓電路來監控電池並調整充電速率，在使用TEG和電池的集成器件時，微流充電是最有可能被采用的方式。

redianfashengqizuoweinengliangzhuanhuandeyigetujing，yijingyinqilerenmendexingqu。zhexieqijianshifeijixiede，zheyiweizhetamenjiangfeichangkekao
，danshiyongzhexieqijianhaicunzaiyixiexianzhi。

TEG用於能量轉換必須存在熱流量。該熱流量必須通過TEG流入與流出。這表示必須具有某種類型的排熱或散熱路徑。

關於TEG的一個常見誤解是，隻要將它們放入熱的環境中就會自動產生熱流量。開始時會出現電流，但很快整個TEG將達到熱平衡（各處溫度相同），通過TEG的熱流量將終止
，電流也會隨之停止。

另外一個興趣點是，器件外的熱流量會影響附近區域係統的熱力學特性。這是因為TEG具有較高的熱阻。如此高的熱阻會導致在TEG方向上的熱流減慢，進而導致用於熱源的器件溫度上升。這是由從器件到周圍環境增大的熱阻造成的。為此
，用於發電的TEG最好使用在器件具有一些溫度餘量的情況，即器件目前的工作溫度尚未接近溫度上限。

由(you)於(yu)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)為(wei)排(pai)出(chu)的(de)熱(re)量(liang)提(ti)供(gong)良(liang)好(hao)的(de)熱(re)通(tong)道(dao)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)提(ti)高(gao)模(mo)塊(kuai)性(xing)能(neng)，因(yin)此(ci)
，提(ti)供(gong)高(gao)導(dao)熱(re)通(tong)路(lu)是(shi)有(you)好(hao)處(chu)的(de)。對(dui)於(yu)小(xiao)封(feng)裝(zhuang)而(er)言(yan)，典(dian)型(xing)方(fang)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)它(ta)們(men)自(zi)身(shen)的(de)電(dian)氣(qi)連(lian)接(jie)實(shi)現(xian)，而(er)且(qie)根(gen)據(ju)其(qi)運(yun)行(xing)特(te)性(xing)
，這(zhe)種(zhong)程(cheng)度(du)的(de)熱(re)管(guan)理(li)可(ke)能(neng)已(yi)經(jing)夠(gou)用(yong)了(le)。對(dui)於(yu)更(geng)高(gao)熱(re)密(mi)度(du)的(de)封(feng)裝(zhuang)，熱(re)管(guan)理(li)中(zhong)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)導(dao)熱(re)饋(kui)通(tong)或(huo)導(dao)熱(re)端(duan)。

將(jiang)熱(re)電(dian)發(fa)生(sheng)器(qi)與(yu)電(dian)池(chi)和(he)能(neng)量(liang)單(dan)元(yuan)結(jie)合(he)在(zai)一(yi)起(qi)時(shi)，可(ke)為(wei)許(xu)多(duo)自(zi)助(zhu)式(shi)自(zi)供(gong)電(dian)應(ying)用(yong)提(ti)供(gong)一(yi)種(zhong)理(li)想(xiang)的(de)能(neng)量(liang)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。這(zhe)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)可(ke)通(tong)過(guo)消(xiao)除(chu)電(dian)池(chi)更(geng)換(huan)的(de)高(gao)額(e)成(cheng)本(ben)來(lai)降(jiang)低(di)設(she)備(bei)所(suo)有(you)者(zhe)的(de)總(zong)成(cheng)本(ben)。該(gai)途(tu)徑(jing)基(ji)於(yu)能(neng)量(liang)獲(huo)取(qu)技(ji)術(shu)實(shi)現(xian)了(le)“即時”電源解決方案
，顯著地降低了供電所需的空間，並改進了免維護運行的嵌入式設備的性能。