Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de Osaka desarrolló un módulo generador termoeléctrico flexible a gran escala (FlexTEG) económico con alta confiabilidad mecánica para una generación de energía altamente eficiente. A través de un cambio en la dirección de los electrodos superiores en los dos lados del módulo y el uso de paquetes de chips semiconductores de alta densidad, el módulo FlexTEG tiene más flexibilidad en cualquier dirección uniaxial. Esta eficiencia mejorada de recuperación, o conversión termoeléctrica, de calor residual de una fuente de calor curva, mejorando la confiabilidad mecánica del módulo, ya que se aplica menos tensión mecánica a los chips semiconductores del módulo.

Los resultados de la investigación del equipo se publicaron en Tecnologías de materiales avanzadas .

Se dice que Sociedad 5.0, una sociedad súper inteligente en la que nuestro espacio vital estará conectado en red por varias tecnologías de IoT (Internet de las cosas), vendrá en un futuro próximo. Un sistema de generación termoeléctrica para generar energía permanentemente mediante la recuperación eficiente de la energía térmica residual emitida en el medio ambiente es un medio eficaz para conservar el medio ambiente global y ahorrar energía. y la investigación para aplicar este sistema a fuentes de energía para dispositivos IoT de próxima generación ha ganado atención.

La tecnología de conversión termoeléctrica convierte directamente la energía térmica en energía eléctrica, y viceversa. Dado que permite la conversión de energía según la diferencia de temperatura, incluso si la diferencia es pequeña, esta tecnología de próxima generación contribuirá a la recolección de energía, un proceso que captura pequeñas cantidades de energía que de otro modo se perderían.

La conversión termoeléctrica es una de las técnicas más adecuadas para convertir el calor residual de baja temperatura (150 ° C o menos) en energía eléctrica. conduciendo al desarrollo de sistemas de generación de energía utilizando el módulo TEG. Sin embargo, Dado que aún no se ha establecido la técnica de empaquetado de módulos de generación termoeléctrica que pueden operar en un rango de 100-150 ° C, La tecnología de generación termoeléctrica para esa gama no ha tenido un uso práctico. Además, el costo de producción de los módulos para generar energía a temperatura ambiente era tan alto que las aplicaciones de la tecnología se limitaban a áreas específicas, como aplicaciones en el espacio.

Al montar pequeños chips semiconductores termoeléctricos (TE) en un sustrato flexible con alta densidad de empaque, los investigadores lograron una adhesión confiable y estable con contactos eléctricos entre los chips y el sustrato flexible, realizar una recuperación eficiente (conversión termoeléctrica) del calor residual. En módulos de conversión termoeléctricos no flexibles convencionales, los electrodos superiores en los dos lados estaban montados perpendicularmente a los otros electrodos superiores, por lo que la curvatura del módulo era limitada. Sin embargo, en este módulo FlexTEG, todos los electrodos superiores se integraron en paralelo, proporcionando flexibilidad cuando se dobla en cualquier dirección uniaxial. Esto redujo la tensión mecánica en las virutas, mejorando la confiabilidad mecánica (física) del módulo FlexTEG.

El autor principal, Tohru Sugahara, dice:"Debido a la resistencia al calor de todos los materiales de embalaje semiconductores (hasta alrededor de 150 ° C) y la flexibilidad mecánica del módulo, Nuestro módulo FlexTEG se utilizará como módulo generador termoeléctrico de conversión para calor residual de 150 ° C o menos. Su técnica de montaje se basa en técnicas de empaquetado de semiconductores convencionales, por lo que se prevé la producción en masa y la reducción de costos de los módulos de conversión termoeléctrica ".