技術名稱 溫差電源
計畫單位 中央研究院
計畫主持人 陳洋元
技術簡介
隨著科技日新月異與物聯網世代的到來,越來越多微型輕便化的「穿戴式科技產品」與「遠端監控感測器」已在我們生活中扮演日益重要的角色。舉例來說,這些微型電子裝置可用於擷取個人身上的生理資訊,或周遭環境資訊,藉由無線傳輸方式把資料傳遞到雲端服務,雲端處理後再把可用的結果反饋到個人穿戴裝置上,以達成即時醫療紀錄或環境解析。發展這類智慧型穿戴式消費性電子產品或遠端監控感測器最重要的需求就是持久電力的提供。眾所皆知,生活環境中隨處充滿可用來提供發電的『熱』,只要能擷取適當的熱能並轉換成電能,便有機會克服上述關鍵問題並創造出無限應用價值。本技術為開發新一代溫差電源做為電子元件使用之能源。技術亮點方面,使用半導體微製程製造技術把高密集密度的小型熱電偶製作在薄型區域,只需利用微小『溫差』即可瞬間產生可用電力,滿足消費性電子產品所需之『持久性電力』,成功突破傳統熱電模組因體積龐大發電遲緩之缺點。
本技術所開發之新一代熱電隨身自充電源雛型已獲2019年未來科技獎,並榮獲評審之推薦,並於2019年未來科技展中,本技術所衍生的商機與亮點,獲得各界之高度肯定與青睞,同時也吸引相關廠商的高度興趣。經過一年的精進,本發明已從去年的雛型階段進入今年的試量產之成品階段。為了使本新一代溫差發電模組可廣泛應用於擷取人體體溫與環境溫度的熱能,設計上,在不增加熱電偶數量的前提下,升壓轉換器的配置將是個關鍵。在本次參展技術中,我們除了展示發電模組進行製程優化後可獲得更大輸出電力的卓越成果,更重要的,我們會把所開發的新一代溫差電源本結合升壓轉換器,在15C溫差下,使得輸出電壓可達3V以上之穩壓電壓,解決驅動各式充電裝置與感測元件所需之門檻。
科學突破性
技術突破上,我們運用碲蒸氣熱處理方式,使”溫差電源”的熱電材料具有最大熱電功率與極低的熱傳導係數,其熱電優質係數(ZT)可高達1 ~ 1.3。同時,我們也將本”溫差電源”整合到升壓轉換器,使得輸出電壓可達3V以上甚至更高之穩壓電壓,成功地發揮本發電元件具有極快速又能有效發電的優勢。
產業應用性
熱電發電技術在能源擷取領域已取得突破性的進展,逐步朝永久性發電目標邁進。本技術所開發之發電模組將使環境中的廢熱做更具效率的使用,即使微小溫差依然能創造出做大應用價值,將有利於應用在穿戴式電子產品、AIoT及下一代物聯網感測設備的能源供給。
關鍵字 熱電 電源 充電 消費性電子 薄膜 溫差 半導體 模組 廢熱 能源採集
備註
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  • 陳正龍
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