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。

nengliangcaijiweiwuxianchuanganqidengshebeitigonglezhijiegongdiandekeneng。danshi，ruguorenengyaobeishiweiyizhongwendingdedianyuan，jiubixukaolvreyuandewendingxing。jiangbomoredianfashengqiyunengliangcunchuqijianxiangjiehe，jiuweiguanlinengliangyuandebianhuaxingtigongleyizhonglixiangdejiejuefangan。

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TEG選(xuan)型(xing)時(shi)將(jiang)其(qi)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)或(huo)充(chong)電(dian)電(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)池(chi)的(de)放(fang)電(dian)率(lv)相(xiang)匹(pi)配(pei)，則(ze)電(dian)池(chi)可(ke)以(yi)一(yi)直(zhi)保(bao)持(chi)在(zai)充(chong)電(dian)狀(zhuang)態(tai)
，而(er)且(qie)不(bu)會(hui)受(shou)到(dao)損(sun)害(hai)。這(zhe)種(zhong)充(chong)電(dian)方(fang)式(shi)被(bei)稱(cheng)為(wei)對(dui)電(dian)池(chi)的(de)微(wei)流(liu)充(chong)電(dian)。這(zhe)將(jiang)使(shi)電(dian)池(chi)保(bao)持(chi)高(gao)容(rong)量(liang)。它(ta)是(shi)最(zui)慢(man)的(de)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)方(fang)法(fa)
，同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)最(zui)便(bian)宜(yi)與(yu)安(an)全(quan)的(de)方(fang)法(fa)。大(da)部(bu)分(fen)可(ke)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)，特(te)別(bie)是(shi)鎳(nie)鎘(ge)電(dian)池(chi)或(huo)鎳(nie)氫(qing)電(dian)池(chi)
，具(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)自(zi)放(fang)電(dian)速(su)率(lv)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)即(ji)使(shi)在(zai)沒(mei)有(you)用(yong)於(yu)為(wei)設(she)備(bei)供(gong)電(dian)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，它(ta)們(men)也(ye)會(hui)逐(zhu)漸(jian)放(fang)掉(diao)電(dian)量(liang)。

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。

youyukeyitongguoweipaichudereliangtigonglianghaoderetongdaodefangfalaitigaomokuaixingneng，yinci，tigonggaodaoretonglushiyouhaochude。duiyuxiaofengzhuangeryan，dianxingfangfashitongguotamenzishendedianqilianjieshixian，erqiegenjuqiyunxingtexing，zhezhongchengdudereguanlikenengyijinggouyongle。duiyugenggaoremidudefengzhuang，reguanlizhongkenengxuyaoshiyongdaorekuitonghuodaoreduan。

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。