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Fully printed origami thermoelectric generators for energy-harvesting

npj Flexible Electronics 2021年第1期5卷 1-8页

作者： Andres Georg Rösch AndréGall Silas Aslan Matthias Hecht leonard franke MdMofasser Mallick Lara Penth Daniel Bahro Daniel Friderich Uli Lemmer Light Technology Institute Karlsruhe Institute of TechnologyEngesserstrasse 1376131 KarlsruheGermany InnovationLab Speyerer Strasse 469115 HeidelbergGermany otego GmbH Haid-und-Neu-Strase 776131 KarlsruheGermany Institute of Microstructure Technology Karlsruhe Institute of TechnologyHermann-von-Helmholtz-Platz 176344 Eggenstein-LeopoldshafenGermany

Energy-harvesting from low-temperature environmental heat via thermoelectric generators(TEG)is a versatile and maintenancefree solution for large-scale waste heat recovery and supplying renewable energy to a growing number of devices in the Internet of Things(IoT)that require an independent wireless power supply.A prerequisite for market competitiveness,however,is the costeffective and scalable manufacturing of these *** approach is to print the devices using printable thermoelectric polymers and composite *** present a mass-producible potentially low-cost fully screen printed flexible origami *** a unique two-step folding technique,we produce a mechanically stable 3D cuboidal device from a 2D layout printed on a thin flexible substrate using thermoelectric inks based on PEDOT nanowires and a TiS2:Hexylamine-complex *** realize a device architecture with a high thermocouple density of 190 per cm2 by using the thin substrate as electrical insulation between the thermoelectric elements resulting in a high-power output of 47.8μWcm^(−2)from a 30 K temperature *** device properties are adjustable via the print layout,specifically,the thermal impedance of the TEGs can be tuned over several orders of magnitudes allowing thermal impedance matching to any given heat *** demonstrate a wireless energy-harvesting application by powering an autonomous weather sensor comprising a Bluetooth module and a power management system.

关键词： energy harvesting impedance

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