一种激光无线能量传输装置及其制备方法和应用

本发明涉及无线能量传输，尤其涉及一种激光无线能量传输装置及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，无线电能传输技术采用非导线方式实现从电源侧到负载侧的电能传输，是一种在远距离、非接触式场景中具有优势的电能供应方式。这种技术的应用可以解决传统有线供电方式中所存在的许多问题，例如电缆的磨损、维护成本高以及电缆限制了设备的移动性。目前无线能量传输技术的包括以下几种方式：电磁感应、磁共振、电场耦合、微波传输以及激光传输，以上技术已经在消费电子产品、电动汽车、医疗设备、工业以及太空等领域得到了利用。

2、电磁感应是目前最常见的一种无线能量传输方式。它利用两个电感线圈之间的磁场耦合来传递能量，类似于变压器的工作原理。当一个线圈(发射端)通电后，会在其周围产生一个磁场，这个磁场可以在另一个线圈(接收端)中感应出电流。cn216899015u公开了一种手持巡检仪，通过在外壳内设置无线充电模块，利用线圈的电磁感应方式实现能量的传输，无需在外壳开设充电接口等开口，解决了开口处容易堆积污物，长期使用容易腐蚀内部电路结构的技术问题。但是，电磁感应方式适用于短距离的无线充电，如手机无线充电器和电动牙刷充电器等，无法应对远距离与大功率的能量传输需求。

3、磁共振通过两个频率相同的谐振电路进行能量传输。相比于电磁感应，磁共振方式可以在更长的距离上传输能量，并且对发射和接收装置的位置对准要求较低。但是，磁共振技术适用于较大功率和中等距离的无线充电，并且，磁共振无线能量传输技术存在传输效率随距离的增大而降低的问题，且在能量传输过程中易受到环境的干扰(如：金属干扰和电磁干扰)造成传输效率的降低。

4、电场耦合是利用两个导体之间的电场耦合来传递能量。发射端产生一个高频电场，这个电场通过空气或其他介质传递到接收端，使其产生电流。cn111224471a公开了一种电场耦合式水下无线电能传输系统，耦合电容式水下无线电能传输系统无涡流损耗且对周围金属不敏感，其非常适合水下无线充电场景，且可以大功率、高效率运行，在动态的水下环境中，可以为水下设备进行稳定的充电。电场耦合通常适用于小功率设备和较短的传输距离。

5、微波传输通过微波将能量从发射端传送到接收端。发射端将电能转换成微波，通过天线发射出去，接收端再通过天线接收微波，并将其转换回电能。cn118074362a公开了一种高接收效率的分布式空间合成无线传能系统该系统能够利用调节发射天线间距和微波传输距离，在微波波长不变的前提下实现对能量接收位置的干涉条纹场的条纹间距的调节，进而使条纹间距与接收阵列天线单元间距相同，此时接收端的接收功率达到最大值，进而实现了微波无线传能效率的大幅提升。虽然微波传输可以用于较长距离的能量传输，但需要高效的微波转换装置和严格的安全控制，受环境影响较大，更重要的是高强度的微波辐射可能对人体和其他生物造成伤害，长时间暴露在高强度微波辐射中，可能会导致组织损伤和其他健康问题。

6、激光传输是利用激光束将能量从发射端传送到接收端。发射端将电能转换成激光，通过光束传输到接收端，再通过光伏效应将光能转换成电能。激光传输的效率较高，并且可以实现远距离传输，但需要精确的对准和高效的光电转换器。其中，以激光为载体的无线能量传输技术因其具有高能量密度和远距离传输等优势而受到广泛的关注和重视。然而，高能激光在产生高密度的光通量同时也将产生大量的热，基于光电转换效应的激光无线能量传输装置耐高温差。该类型的装置因无法利用激光产生的热，容易造成激光能量转换电池芯片温升，从而降低电池的性能。

7、因此，提供一种激光无线能量传输装置，兼具结构简单且耐高温性能优异的优势，同时，能够利用激光的热能进行热电转换，以及实现远距离激光无线能源传输，成为目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种激光无线能量传输装置及其制备方法和应用。本发明通过将热电组件与激光吸收组件和散热组件相结合组装成的激光无线能量传输装置，能够有效利用高能激光产生的热能并将其转换为电能，实现远距离激光无线能源传输，具有热源高度集中、精准可控且能够以预定的量值准确投射到热电转换器件表面的特点，更适合应用在小型便携式终端设备，该装置的耐高温性能优异，结构简单，制造成本低。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种激光无线能量传输装置，所述激光无线能量传输装置包括：热电组件，以及由所述热电组件隔开的激光吸收组件和散热组件；所述热电组件包括至少一个热电器件；

4、所述热电器件包括热电臂层，在所述热电臂层两侧均设置有防扩散层、电极层和陶瓷层，所述防扩散层位于所述热电臂层和所述电极层之间，且所述热电臂层、电极层与防扩散层进行接触连接，所述热电臂层两侧的陶瓷层分别与所述激光吸收组件和散热组件相邻接。

5、本发明提供的装置能够有效利用高能激光产生的热能并将其转换为电能，还能实现激光无线能量传输，具有耐温性好、结构简单、成本低的优势。其中，设置激光吸收组件用于吸收激光产生热量，并将该热量传输到热电组件中的陶瓷层，在靠近激光吸收组件一侧的陶瓷层产生高温与靠近散热组件一侧的陶瓷层建立温差，并通过热电组件将温度转换为电能，其中热电臂层两侧的防扩散层组件可以防止热电臂与电极之间在高温下的元素扩散，提高器件的可靠性；电极层将各个热电臂进行电串联。

6、本发明通过将热电组件与激光无线能量传输系统结合，以激光为热源的热电转换系统，能够实现远距离激光无线能源传输，具有热源高度集中、精准可控且能够以预定的量值准确投射到热电转换器件表面等特点，更适合应用在小型便携式终端设备。

7、优选地，所述热电臂层包括热电臂。

8、优选地，所述热电臂包括p型热电臂和n型热电臂，所述p型热电臂与n型热电臂交替间隔设置。

9、本发明采用由p型热电臂与n型热电臂交替间隔设置的热电臂层。

10、优选地，所述热电臂之间为等间距或等角度间隔设置。

11、优选地，所述防扩散层包括防扩散部件。

12、优选地，所述防扩散部件之间包括间隔区域。

13、优选地，所述电极层包括第一电极和第二电极。

14、优选地，所述第一电极之间包括间隔区域。

15、优选地，所述第二电极之间包括间隔区域。

16、优选地，所述第一电极通过防扩散部件将p型热电臂和其相邻的n型热电臂进行连接，所述第二电极以与第一电极交错的形式通过防扩散部件连接相邻对的所述p型热电臂和n型热电臂。

17、本发明中，p型热电臂与其相邻的n型热电臂通过防扩散部件与第一电极层的接触设置在一个第一电极板，所述p型热电臂与其另一侧相邻的n型热电臂通过防扩散部件与第一电极层的接触设置在一个第二电极板上，即，第一电极与第二电极交错设置，使得多对p型热电臂和n型热电臂之间串联连接。

18、优选地，所述防扩散层的材料包括ni、mo、ti、cr、cu或co中的任意一种或至少两种的组成。

19、优选地，所述电极层的材料包括cu、ag或au的任意一种或至少两种的组成。

20、优选地，所述陶瓷层的材料包括氧化铝、氧化锆或碳化硅中的任意一种或至少两种的组成。

21、优选地，所述热电臂层的材质包括bite基热电材料、pbx基热电材料、cuse基热电材料、half-heusler基热电材料(半赫斯勒合金热电材料)、方钴矿基热电材料或氧化物基热电材料中的任意一种；其中，所述pbx基热电材料中的x包括se、sn、te或s中的任意一种。

22、优选地，所述散热组件远离所述热电组件的一侧设置有散热鳍片。

23、优选地，所述散热组件的材质包括cu、al或ag中的任意一种或至少两种的组成。

24、优选地，所述散热组件靠近所述热电组件的一侧设置有绝缘材料。

25、作为本发明一个优选技术方案，所述激光无线能量传输装置为径向型集成激光无线能量传输装置；所述热电组件为中间开孔的环形层状结构，包括至少两个相互层叠的热电器件；所述激光吸收组件位于所述热电组件的中间开孔处，与所述陶瓷层相邻接；所述散热组件包裹于所述热电组件垂直方向的外侧面，与所述陶瓷层相邻接。

26、本发明中，所述“热电组件垂直方向”指的是与热电器件的平面方向相互垂直的方向，参见图1和图2的y方向，所述“外侧面”指的是远离热电组件的中间开孔的一侧的侧面。

27、本发明提供的径向型集成激光无线能量传输装置主要针对高能量密度且小尺寸的激光光束，能够高度集中热能，用于激光光热的径向传热，单片的热电器件相互层叠进行集成组装，得到集成的热电组件，能够更加高效的利用激光的能量，从而对激光能量进行更充分的收集以及光热转换，进一步将热能转换为电能。

28、其中，激光吸收组件能够对特定波长的激光进行吸收并将光能转换为热能，通过将热量轴向(垂直于各层热电器件的方向)和径向(在水平方向上，从各层热电器件的中心向四周发散的方向)传导，对组件的每片热电器件进行供热，每个独立的环形热电器件靠近激光吸收组件接收到热量后与散热组件建立温差，热电组件通过塞贝克效应(热电效应，当两种不同金属或合金材料构成的闭合回路中存在温度梯度时，会在回路中产生电动势)将热能转换为电能；其中，电极将各热电臂串联，将电能进行整合输出；防扩散层组件能够阻止高温下热电臂与电极之间的元素扩散从而影响组件的传输效率。

29、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述热电器件为径向型薄膜热电器件。

30、优选地，所述径向型薄膜热电器件为中间开孔的环形片状结构。

31、优选地，在所述径向型薄膜热电器件中，所述陶瓷层作为衬底，所述热电臂层、防扩散层和电极层由下到上依次层叠于陶瓷层衬底的表面，所述防扩散层和电极层覆盖在所述热电臂层径向方向的两侧边缘处的表面上。

32、本发明中，电极通过防扩散部件连接p型热电臂和与其相邻的n型热电臂，防扩散部件的横截面的形状和尺寸均与电极相同，那么在p型热电臂和与其相邻的n型热电臂的间隔区域中，层叠设置的电极部件和防扩散部件在垂直方向会与陶瓷层衬底相接触，其中，热电臂上的电极和防扩散部件与陶瓷层衬底上的电极和防扩散部件之间形成坡度，任意位置的电极的厚度均相同，任意位置的防扩散部件的厚度也均相同。

33、在本发明所述的径向型集成激光无线能量传输装置中，所述“垂直方向”指的与径向型薄膜热电器件的衬底表面相互垂直的方向，参见图1和图2的y方向；所述“水平方向”指的是与径向型薄膜热电器件的衬底表面相互平行的方向，参见图1和图2的x方向；所述“径向方向”指的是从径向型薄膜热电器件的中心向水平的四周进行发散的各个方向，参见图2和图3双箭头aa’指向的方向。

34、本发明提供的径向型集成激光无线能量传输装置采用陶瓷层作为衬底用于激光热能的传输，能够有效提高装置的耐高温性能，使得装置的耐高温性能高达300℃以上。

35、优选地，所述陶瓷层的材料包括氧化铝、氧化锆或碳化硅中的任意一种或至少两种的组成。

36、优选地，在所述热电臂层水平方向的四周均预留有所述陶瓷层衬底的空白区。

37、优选地，所述热电臂层呈放射状围绕在所述径向型薄膜热电器件的中间开孔处的四周。

38、优选地，所述热电臂之间为等角度间隔设置，形成扇面结构。

39、优选地，在所述径向型薄膜热电器件中，所述防扩散层中靠近所述热电器件的中间开孔的一侧为第一防扩散部件，所述防扩散层中远离所述热电器件的中间开孔的一侧为第二防扩散部件。

40、优选地，在所述径向型薄膜热电器件中，所述电极层中靠近所述中间开孔的一侧为所述第一电极，所述电极层中远离所述热电器件的中间开孔的一侧为所述第二电极。

41、优选地，在所述径向型薄膜热电器件的垂直方向上，所述第一防扩散部件、所述第一电极以及所述热电臂靠近所述热电器件的中间开孔的一侧边缘处进行层叠设置。

42、优选地，所述第一防扩散部件和所述第一电极的靠近所述热电器件的中间开孔的内侧面与所述热电臂的内侧面对齐。

43、优选地，在所述径向型薄膜热电器件的垂直方向上，所述第二防扩散部件、所述第二电极以及所述热电臂远离所述热电器件的中间开孔一侧的边缘处进行层叠设置。

44、优选地，所述第二防扩散部件和所述第二电极的远离所述热电器件的中间开孔的外侧面与所述热电臂的外侧面对齐。

45、优选地，在所述径向型薄膜热电器件的径向方向上，所述热电臂的径向长度大于所述第一电极的径向长度与所述第二电极的径向长度之和。

46、优选地，在所述径向型薄膜热电器件的径向方向上，所述热电臂的径向长度大于所述第一防扩散部件的径向长度与所述第二防扩散部件的径向长度之和。

47、本发明中，在满足上述所限定的结构和位置关系的同时，对于径向型薄膜热电器件中的p型热电臂、n型热电臂、第一防扩散部件、第二防扩散部件、第一电极和第二电极水平方向的横截面的形状不作具体地限定，包括但不限于弧形、梯形或矩形，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

48、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述p型热电臂、n型热电臂、第一防扩散部件、第二防扩散部件、第一电极和第二电极水平方向的横截面的形状均可以独立地选自弧形结构。

49、更进一步优选地，所述p型热电臂、n型热电臂、第一防扩散部件、第二防扩散部件、第一电极和第二电极的横截面的形状为圆弧形。

50、其中，所述第一防扩散部件和第一电极的横截面的内径与所述热电臂的横截面的内径相同；所述第二防扩散部件和第二电极的横截面的外径与所述热电臂的横截面的外径相同；所述第二防扩散部件和第二电极的横截面的内径大于所述第一防扩散部件和第一电极的横截面的外径。

51、本发明中，电极用于连接p型热电臂和与其相邻的n型热电臂，那么电极的弧度必然大于或等于p型热电臂的弧度、相邻n型热电臂的弧度及其二者之间的间隔弧度之和。

52、本发明中，对于径向型集成激光无线能量传输装置的各个部件的大小不作具体限定，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

53、其中，各部件的尺寸大小包括但不限于如下内容：

54、所述陶瓷层衬底的外径可以为15-60mm，例如15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm等，内径可以为5-15mm，例如5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm等，厚度可以为0.1-1mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm等。

55、所述n型热电臂和p型热电臂横截面的弧形的外径可以为15-50mm，例如15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm等，弧形的内径可以为5-35mm，例如5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm或35mm等，弧形的角度可以为10-20°，例如10°、15°或20°等，厚度可以为1-100μm，例如1μm、3μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等。

56、所述第一防扩散部件横截面的弧形的外径可以为7-37mm，例如7mm、12mm、17mm、22mm、27mm、32mm或37mm等，弧形的内径可以为5-35mm，例如5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm或35mm等，弧形的角度可以为20-40°，例如20°、30°或40°等，厚度可以为0.5-2μm，例如0.5μm、1.0μm或2μm等。

57、所述第二防扩散部件横截面的弧形的外径可以为15-50mm，例如15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm等，弧形的内径可以为18-48mm，例如18mm、23mm、28mm、33mm、38mm、43mm或48mm等，弧形的角度可以为20-40°，例如20°、30°或40°等，厚度可以为0.5-2μm，例如0.5μm、1.0μm或2μm等。

58、所述第一电极横截面的弧形的外径可以为7-37mm，例如7mm、12mm、17mm、22mm、27mm、32mm或37mm等，弧形的内径可以为5-35mm，例如5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm或35mm等，弧形的角度可以为20-40°，例如20°、30°或40°等，厚度可以为1-3μm，例如1μm、2μm或3μm等。

59、所述第二电极横截面的弧形的外径可以为15-50mm，例如15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm或50mm等，弧形的内径可以为18-48mm，例如18mm、23mm、28mm、33mm、38mm、43mm或48mm等，弧形的角度可以为20-40°，例如20°、30°或40°等，厚度可以为1-3μm，例如1μm、2μm或3μm等。

60、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述至少两个相互层叠的热电器件之间的相互平行。

61、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述至少两个相互层叠的热电器件的放置方向一致。

62、本发明中，“所述至少两个相互层叠的热电器件的放置方向一致”指的是热电器件均是陶瓷层衬底上表面具有层叠设置的热电臂层、防扩散层和电极层的一侧所朝向的方向相同，使得每片热电器件之间的热电臂层、防扩散层和电极层能够使用绝缘的陶瓷层衬底隔开。

63、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述至少两个相互层叠的热电器件完全相同。

64、优选地，在径向型薄膜热电器件中，将任意一个所述第二电极按照相邻的所述热电臂的间隔区域的间距进行分割，并且，将分割后的所述第二电极向外延伸至衬底的外边缘，形成两个间隔设置的外缘电极。

65、优选地，所述外缘电极水平方向的横截面的形状包括弧形或梯形。

66、进一步优选地，所述外缘电极水平方向的横截面的形状为圆弧形，其外径可以为15-60mm，例如15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm等，内径可以为18-48mm，例如18mm、23mm、28mm、33mm、38mm、43mm或48mm等，弧形的角度可以为10-20°，例如10°、15°或20°等，厚度可以为1-3μm，例如1μm、2μm或3μm等。

67、优选地，所述外缘电极和所述第二电极均为圆弧形，所述外缘电极的内径等于所述第二电极的内径；所述外缘电极的外径大于所述第二电极的外径，所述外缘电极的远离中间开孔一侧的外边缘与所述陶瓷层衬底的外边缘对齐。

68、优选地，所述外缘电极的材料包括cu、ag或au中的任意一种或至少两种的组成。

69、优选地，至少两个所述径向型薄膜热电器件通过的外缘电极与焊料的焊接进行串联。

70、优选地，所述焊料包括sn、in、ag或cu中的任意一种或至少两种的组合。

71、优选地，位于所述外缘电极和所述热电臂之间的防扩散部件为第三防扩散部件，所述第三防扩散部件与所述外缘电极完全重叠。

72、优选地，所述第三防扩散部件水平方向的横截面的形状包括弧形或梯形。

73、进一步优选地，所述第三防扩散部件水平方向的横截面的形状为圆弧形，其外径可以为15-60mm，例如15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm或60mm等，弧形的内径可以为18-48mm，例如18mm、23mm、28mm、33mm、38mm、43mm或48mm等，弧形的角度可以为10-20°，例如10°、15°或20°等，厚度可以为0.5-2μm，例如0.5μm、1.0μm或2μm等。

74、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述激光吸收组件为激光吸收棒。

75、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述激光吸收棒的材质材料包括铜(cu)、钨(wu)、镍(ni)或钛(ti)中的任意一种或至少两种的组成。

76、优选地，所述激光吸收棒插入所述热电组件中的中间开孔处。

77、优选地，每层所述径向型薄膜热电器件的中间开孔的形状均与所述激光吸收棒的横截面的形状相同。

78、优选地，所述激光吸收棒的侧面与每层径向型薄膜热电器件中的陶瓷层衬底的内侧面均相接触。

79、本发明中，所述“陶瓷层衬底的内侧面”指的是靠近热电器件的中间开孔一侧的侧面。

80、优选地，所述激光吸收棒的放置方向与所述径向型薄膜热电器件的放置方向相互垂直。

81、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述散热组件的放置方向与所述热电组件中的所述径向型薄膜热电器件的放置方向相互垂直。

82、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述散热组件为外侧面设置有散热鳍片的环形结构。

83、优选地，所述散热组件的内侧面设置有绝缘材料。

84、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述绝缘材料包括氮化硼、氧化铝或氧化锆中的任意一种或至少两种的组合。

85、本发明在散热组件的内侧面设置绝缘材料，外侧面具有散热鳍片，保证内部包裹的热电组件外缘能够及时散热，保证内外温差。

86、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述n型热电臂的材质包括bite基热电材料、pbx基热电材料、cuse基热电材料、half-heusler基热电材料(半赫斯勒合金热电材料)、方钴矿基热电材料或氧化物基热电材料中的任意一种；其中，所述pbx基热电材料中的x包括se、sn、te或s中的任意一种。

87、优选地，在所述径向型集成激光无线能量传输装置中，所述p型热电臂的材质包括bite基热电材料、pbx基热电材料、cuse基热电材料、half-heusler基热电材料(半赫斯勒合金热电材料)、方钴矿基热电材料或氧化物基热电材料中的任意一种；其中，所述pbx基热电材料中的x包括se、sn、te或s中的任意一种。

88、优选地，所述径向型集成激光无线能量传输装置的顶部还设置激光反射组件。

89、本发明中，在径向型集成激光无线能量传输装置的顶部设置激光反射组件，能够在大于所述的激光吸收组件尺寸的激光光斑照射下将所述的该器件外围的激光反射掉，使得该器件中心区域保持高温从而让器件形成有效温差。

90、优选地，所述激光反射组件包括高反镜片。

91、优选地，所述激光反射组件的形状为中间开孔的环形结构。

92、优选地，所述激光反射组件的横截面形状与径向型薄膜热电器件的横截面形状一致，所述激光反射组件的内侧面与激光吸收组件相邻接，所述激光反射组件的外侧面与散热组件相邻接。

93、优选的，所述激光反射组件的形状尺寸与所述热电器件的形状尺寸相同。

94、优选地，所述激光反射组件的厚度为0.5-2mm，例如0.5mm、0.7mm、0.9mm、1.1mm、1.3mm、1.5mm、1.7mm、1.8mm或2.0mm等。

95、作为本发明另一个优选的技术方案，所述激光无线能量传输装置为平板式激光无线能量传输装置；所述热电组件包括平板式热电器件；所述平板式热电器件包括热电臂层、以及在所述热电臂层两侧均分别设置的由内向外依次层叠的防扩散层、电极层和陶瓷层，所述激光吸收组件和所述散热组件分别设置于所述热电组件的两侧，与陶瓷层相贴合。

96、本发明提供的平板式激光无线能量传输装置主要针对大尺寸的激光光束，平板式激光无线能量传输装置主要包含以下组件：激光吸收层、陶瓷层、由p型和n型热电臂组成的多对热电臂元件、防扩散层、电极层以及散热组件，激光吸收层位于所述陶瓷层远离电极的一层，当大光斑照射在该组件表面时，吸收辐射的激光并进行光热转换，将热量进行垂直方向传递；所述热电臂将垂直方向的热量进行热电转换；所述的防扩散层在高温下阻止热电臂与电极之间的元素扩散，提升器件使用性能；所述的散热组件在该组件远离激光吸收层一侧的陶瓷层外侧为热电组件进行散热，保持两端的有效温差。

97、优选地，在所述平板式热电器件中，所述陶瓷层位于所述电极层远离所述防扩散层的一侧。

98、优选地，所述陶瓷层为连续的平板结构。

99、优选地，在所述平板式热电器件中，所述p型热电臂、n型热电臂、防扩散部件、第一电极和第二电极均独立地选自间隔分布的平板结构。

100、本发明中，层叠设置第一电极、第一防扩散部件、热电臂、第二防扩散部件以及第二电极均匀的分布在连续平板结构的陶瓷层的表面上，位于两个陶瓷层之间。

101、优选地，所述p型热电臂的材料包括bixsb2-xte3，其中，x为0.5-1，例如0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1等。

102、优选地，所述n型热电臂的材料包括bi2teyse3-y，其中，y为2.7-3，例如2.7、2.8、2.9或3等。

103、优选地，所述第一防扩散部件和第二防扩散部件分别位于p型热电臂或n型热电臂的两侧，防扩散部件的横截面的尺寸与热电臂的横截面的尺寸相同。

104、优选地，所述第一电极或第二电极的横截面的长度大于或等于所连接的相邻热电臂的长度以及相邻热电臂之间的间隔长度的总和。

105、优选地，在所述平板式激光无线能量传输装置，所述激光吸收组件为连续的平板式激光吸收层。

106、优选地，在所述平板式激光无线能量传输装置，所述散热组件靠近热电组件的一侧为平板结构，远离热电组件的一侧设置有散热鳍片，所述散热组件的平板结构的一侧与陶瓷层远离电极层的一侧通过接触连接。

107、优选地，所述散热组件的平板结构一侧的表面设置有绝缘材料。

108、优选地，在所述平板式激光无线能量传输装置，所述绝缘材料包括导热硅脂、导热硅胶或氮化硼薄膜中的任意一种或至少两种的组合。

109、第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的激光无线能量传输装置的制备方法，所述制备方法包括：

110、在激光吸收组件和散热组件之间形成热电组件，其中，在与所述激光吸收组件和散热组件相邻接处制作陶瓷层，在热电臂层的两侧形成防扩散层和电极层，所述防扩散层位于所述热电臂层和所述电极层之间，且所述热电臂层、电极层与防扩散层进行接触连接，制备得到所述的激光无线能量传输装置。

111、作为本发明一个优选的制备方法，所述径向型集成激光无线能量传输装置的制备方法包括：

112、(1)采用掩膜技术结合磁控溅射工艺在中间开孔的陶瓷层衬底上分别依次沉积得到热电臂层、防扩散层和电极层，构成含有中间开孔的径向型薄膜热电器件；其中，电极层包括第一电极、第二电极和外缘电极；

113、(2)将至少两个含有中间开孔的所述径向型薄膜热电器件通过外缘电极与焊料的焊接进行串联，得到中间开孔的热电组件；

114、(3)将激光吸收棒插入所述热电组件的中间开孔处，得到激光吸收组件，所述热电组件中的径向型薄膜热电器件的内侧面均与激光吸收棒的侧面相互接触；

115、将所述散热组件包裹于所述热电组件垂直方向的外侧面，得到所述的径向型集成激光无线能量传输装置。

116、本发明利用掩膜技术结合磁控溅射工艺制备径向型薄膜热电器件可以高效制备图案化的平面器件，并且结构可控，相较于文献报道的丝网印刷、共蒸发、抽滤法等薄膜制备方法，磁控溅射制备的薄膜具有更致密，性能更优的特点，采用的陶瓷层作为衬底更适合高温条件下的使用，能够应用于高激光功率的激光无线能量传输技术。本发明采用单片器件进行集成组装来制备径向型激光无线能量传输用的集成组件可以更高效利用激光的能量。

117、优选地，所述掩膜技术采用镂空结构的掩膜。

118、优选地，所述掩膜的镂空结构与所制备的部件的横截面的形状一致。

119、优选地，步骤(1)所述磁控溅射工艺在沉积前的腔室压强为6.0×10-4-9.0×10-4pa，例如6.0×10-4pa、6.5.0×10-4pa、7.0×10-4pa、7.5×10-4pa、8.0×10-4pa、8.5×10-4pa或9.0×10-4pa等。

120、优选地，步骤(1)所述磁控溅射工艺在溅射时腔室压强为0.1-1pa，例如0.1pa、0.2pa、0.3pa、0.4pa、0.5pa、0.6pa、0.7pa、0.8pa、0.9pa或1pa等。

121、优选地，步骤(1)所述磁控溅射工艺中，所述溅射时的氩气流量为20-60sscm，例如20sscm、25sscm、30scm、35sscm、40sscm、45sscm、50sscm、55sscm或60sscm等。

122、优选地，步骤(1)所述热电臂层包括交替间隔设置的n型热电臂和p型热电臂；

123、优选地，所述n型热电臂的具体制备步骤包括：通过n型热电臂掩膜，采用第一溅射靶和第二溅射靶在磁控溅射反应腔中进行沉积，得到n型热电臂。

124、优选地，所述p型热电臂的具体制备步骤包括：通过p型热电臂掩膜，将第三溅射靶和第四溅射靶在磁控溅射反应腔中进行沉积，得到p型热电臂。

125、优选地，所述第一溅射靶的靶材和所述第三溅射靶的靶材独立地包括cosb3、bite、pbte、cu2se、fevsb、zrnisn、sige或ca3co4o9中的任意一种或至少两种的组合。

126、优选地，所述第二溅射靶的靶材和所述第四溅射靶的靶材独立地包括yb、ce、la、y、ti、in、fe、ni、se或sn中的任意一种或至少两种的组合。

127、优选地，在所述n型热电臂中，所述第一溅射靶的靶材和第二溅射靶的靶材的摩尔比为1:(0.05-0.07)，例如1:0.05、1:0.055、1:0.06、1:0.065或1:0.07等。

128、优选地，在所述p型热电臂中，所述第一溅射靶的靶材和第二溅射靶的靶材的摩尔比为1:(0.07-0.09)，例如1:0.07、1:0.075、1:0.08、1:0.085或1:0.09等。

129、优选地，所述第一溅射靶和所述第三溅射靶沉积过程中采用的直流电源功率独立地选自80-120w，例如80w、85w、90w、95w、100w、105w、110w、115w或120w等。

130、优选地，所述第二溅射靶和第四溅射靶沉积过程中采用的直流电源功率独立地选自20-50w，例如20w、25w、30w、35w、40w、45w或50w等。

131、优选地，所述第二溅射靶和第四溅射靶沉积过程中采用的射频电源功率独立地选自50-250w，例如50w、100w、150w、200w或250w等

132、优选地，在沉积所述n型热电臂过程中，所述第一溅射靶与所述第二溅射靶的沉积交替进行，所述交替频率为：每过1200s的第一溅射靶沉积时间后，开始100s的第二溅射靶沉积。

133、优选地，在沉积所述的p型热电臂过程中，所述第三溅射靶与所述第四溅射靶的沉积交替进行，所述交替频率为：每过1200s的第三溅射靶沉积时间后，开始100s的第四溅射靶沉积。

134、优选地，步骤(1)所述防扩散层在沉积过程中的直流电源功率为50-250w，例如50w、100w、150w、200w或250w等。

135、优选地，所述防扩散层包括第一防扩散部件、第二防扩散部件和第三防扩散部件。

136、优选地，步骤(1)电极层在沉积过程中的直流电源功率为100-300w，例如100w、150w、200w、250w或300w等。

137、优选地，步骤(2)中，所述径向型薄膜热电器件之间的放置方向一致。

138、优选地，步骤(2)中，所述径向型薄膜热电器件之间相互平行。

139、优选地，步骤(2)还包括在所述热电组件的顶部覆盖高反光镜片，得到激光反射组件。

140、作为本发明另一个优选的制备方法，平板式激光无线能量传输装置可以采用如下制备方法制备得到，具体步骤如下：

141、s1.热电臂的制备：按照p型热电臂的材料的化学计量比称量bi、sb和te锭，其纯度均为99.9-99.99％，将称量的bi、sb和te锭在真空条件下密封在锥底石英管中，并放入摇管炉中进行均匀熔化，通过在区域熔炉中加热生长成合金棒，经切割，得到bixsb2-xte3(x为0.5-1)热电臂；

142、按照n型热电臂的材料的化学计量比称量bi、te和se锭，其纯度均为99.9-99.99％，将称量的bi、te和se锭在真空条件下密封在锥底石英管中，并放入摇管炉中进行均匀熔化，通过在区域熔炉中加热生长成合金棒，经切割，得到bi2teyse3-y(y为2.7-3)热电臂；

143、s2.防扩散层制备：在所述bixsb2-xte3(x为0.5-1)热电臂和bi2teyse3-y(y为2.7-3)热电臂的上下表面分别采用磁控溅射法均匀沉积mo-ni合金作为防扩散部件，使用的靶材为mo-ni合金靶(原子比1:1-2，纯度99.9-99.99％)，沉积前将腔室真空抽至6.0×10-4-9.0×10-4pa，沉积时气压保持0.3-0.5pa，氩气流速30-50sccm，直流溅射功率130-150w，沉积3500-4000s。

144、s3.电极层和陶瓷层的制备：分别在两个陶瓷层的表面上均涂覆电极层材料，制备得到在陶瓷层表面均匀分布的电极层，其中，电极层的材料包括cu、ag或au中的任意一种或至少两种的组成；

145、s4.利用振动装置将40-150对上下表面均沉积有防扩散部件的n型热电臂和p型热电臂排列在橡胶模具中，并且，在190-220℃下热焊接到步骤s3得到的两个均含有电极层的陶瓷层之间，在电极层末端的电极材料上涂覆有sn基焊膏，然后，焊接两根导线并用密封剂密封，得到热电组件。

146、s5.将激光吸收层的材料以水为溶剂制备成激光吸收层涂料，在所述热电组件的裸露的陶瓷层一侧上均匀刷制一层激光吸收层涂料，然后放入真空烘箱60-80℃烘干1-3h，制备得到激光吸收层。

147、s6.在散热鳍片的平板结构的一侧的内侧面上涂覆绝缘材料，得到散热组件，将散热组件涂覆有绝缘材料的一侧与所述热电组件的另一侧裸露的陶瓷层进行贴合，制备得到平板式激光无线能量传输装置。

148、第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的激光无线能量传输装置的应用，所述激光无线能量传输装置应用于消费电子产品、电动汽车、医疗设备、工业以及航空航天领域。

149、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

150、(1)本发明通过将热电组件与激光吸收组件和散热组件相结合组装成的激光无线能量传输装置，能够有效利用高能激光产生的热并将其转换为电能，实现远距离激光无线能源传输，具有热源高度集中、精准可控且能够以预定的量值准确投射到热电转换器件表面的特点，更适合应用在小型便携式终端设备，该装置的耐高温性能优异，结构简单，制造成本低。

151、(2)本发明利用掩膜技术结合磁控溅射工艺制备径向型薄膜热电器件可以高效制备图案化的平面器件，并且结构可控，相较于文献报道的丝网印刷、共蒸发、抽滤法等薄膜制备方法，磁控溅射制备的薄膜具有更致密，性能更优的特点，采用的陶瓷层作为衬底更适合高温条件下的使用，能够应用于高激光功率的激光无线能量传输技术。本发明采用单片器件进行集成组装来制备径向型激光无线能量传输用的集成组件可以更高效利用激光的能量。