Thermoelektrische Dünnschicht-Generatoren – Energieautarke Versorgung für Kleinleistungsverbraucher

Abstract:
Micropelt entwickelt und vermarktet die derzeit kleinsten thermoelektrischen Bauteile zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Verlustwärme. Auf Grund des Si-Wafer basierten, MEMS-ähnlichen Herstellungsprozesses können Bauteile mit Gesamtdicken von nur 1 mm und Grundflächen von weniger als 1 mm² bis zu 100 mm² hergestellt werden. Die Herstellung der Bauteile erfolgt auf Standard-Halbleiterequipment. Daher sind von anderen Chip-basierten Produkten bekannte Expansionsszenarien und die daraus resultierenden Skaleneffekte bei großen Stückzahlen ("Economy-of-scale") auch auf die Micropelt-Bauteile anwendbar. Micropelt Thermogeneratoren (Produktfamilie MPG-Dxxx) erzeugen auf Grund der MEMS-strukturierten thermoelektrischen Dünnschicht mit bis zu 8000 Thermopaaren je cm² mehrfach höhere Ausgangsspannungen, als konventionelle thermoelektrische Module (<10 Thermopaare je cm²). Daher sind Micropelt-Generatoren besonders geeignet als Kern einer "thermischen Batterie", die den autarken Betrieb miniaturisierter Sensorsysteme mit kontinuierlichen Leistungsaufnahmen im Bereich einiger Milliwatt gewährleistet. Über den Einsatz von Zwischenspeichern können auch Systeme mit höheren Leistungsaufnahmen im Pulsbetrieb betrieben werden. Dieser Vortrag erläutert zuerst das Micropelt Herstellungsverfahren und die Einsatzmöglichkeiten der thermischen Harvester zum Betrieb von Kleinleistungsverbrauchern in Abhängigkeit von den vorherrschenden thermischen Randbedingungen. Weiterhin werden die Einsatzmöglichkeiten der Micropelt-Technologie für Hochtemperatur-Bauteile, wie sie zum Beispiel bei der Abgasabwärmenutzung oder Sensorik bei hohen Umgebungstemperaturen benötigt werden, diskutiert.