「中科玻聲」成立于2021年，技術(shù)體系源于中國科學(xué)院上海硅酸鹽所熱電轉(zhuǎn)換材料與器件課題組，專注于半導(dǎo)體熱電材料的技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化。公司核心團(tuán)隊(duì)曾在汽車熱管理系統(tǒng)巨頭捷溫、國際熱電半導(dǎo)體巨頭Laird等行業(yè)領(lǐng)軍公司擔(dān)任研發(fā)、產(chǎn)品和銷售等職務(wù)，積累了豐富的產(chǎn)品化和市場化經(jīng)驗(yàn)。

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TEC制冷片結(jié)構(gòu)示意圖

熱電半導(dǎo)體能夠?qū)崿F(xiàn)電能和熱能之間的相互轉(zhuǎn)換，分別利用熱電半導(dǎo)體的帕爾貼效應(yīng)（Peltier effect）和塞貝克效應(yīng)（Seebeck effect），對應(yīng)熱電半導(dǎo)體精確控溫技術(shù)和溫差發(fā)電技術(shù)兩個應(yīng)用方向。熱電半導(dǎo)體及其應(yīng)用是一種精確快速制冷、制熱技術(shù)和綠色能源技術(shù)，其難點(diǎn)在于高性能熱電半導(dǎo)體材料的集成制備以及高精度、高可靠性器件的開發(fā)。

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長期以來，熱電半導(dǎo)體制冷技術(shù)應(yīng)用場景較多，需求明確，商業(yè)化速度也較快。隨著應(yīng)用于車規(guī)級、光通訊光模塊、醫(yī)療器械、微處理器等電子器件的快速發(fā)展，器件尺寸不斷減小，集成度不斷提高，微小面積內(nèi)的功耗急劇上升，局部熱流密度大幅增加，走向高性能微型化成為大勢所趨。熱電半導(dǎo)體技術(shù)憑借精準(zhǔn)控溫、無噪音、壽命長、適應(yīng)性強(qiáng)、無排放物等優(yōu)勢，成為小型器件實(shí)現(xiàn)主動溫控?zé)峁芾淼淖罴淹緩健?/span>

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TEC的車載應(yīng)用模塊

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據(jù)MarketsandMarkets，2023年全球工業(yè)級熱電半導(dǎo)體制冷器（Thermo Electric Cooler，TEC）市場規(guī)模約70億元/年，基于TEC的半導(dǎo)體熱電組件市場規(guī)模約300億元/年。目前，高端半導(dǎo)體熱電技術(shù)由美、日企業(yè)（如Ferrotec、KELK Ltd、Phononic）壟斷，國內(nèi)公司主要集中在中低端消費(fèi)產(chǎn)品領(lǐng)域。

實(shí)驗(yàn)室制備的Micro-TEC

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憑借在行業(yè)內(nèi)的深厚積累，「中科玻聲」是國內(nèi)少有的具備熱電半導(dǎo)體技術(shù)全鏈條能力的領(lǐng)先企業(yè)，具備從熱電半導(dǎo)體材料碲化鉍晶粒與厚膜制備、熱電臂集成制備，到微型器件結(jié)構(gòu)設(shè)計、焊接連接、封裝切割和仿真測試的全鏈條技術(shù)能力，并成功在高端Micro-TEC和車規(guī)級TEC領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了國產(chǎn)替代。

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在材料制備方面，基于碲化鉍（Bi2Te3）的熱電材料，「中科玻聲」通過深入分析熱電材料的結(jié)晶組織、形變組織、取向差、應(yīng)變場及取向結(jié)構(gòu)等顯微組織，采用新型熱擠壓工藝，優(yōu)化了不同組分的碲化鉍基材料制備工藝參數(shù)，最終使P型材料的zT值達(dá)到1.3，N型材料的zT值達(dá)到1，同時顯著提升了材料的力學(xué)性能，可以加工出最小尺寸達(dá)到 147 微米的微型熱電粒子。在熱電臂的批量制備方面，公司開發(fā)了全新的模壓工藝，實(shí)現(xiàn)了熱電臂的高效集成制備。在界面連接方面，公司采用界面燒結(jié)技術(shù)，確保不同材料在界面處實(shí)現(xiàn)致密結(jié)合。

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面外型無機(jī)柔性熱電器件

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在軟件能力上，公司基于對器件能量輸運(yùn)與轉(zhuǎn)換過程的深入理解，針對非線性溫度變化下的材料性能參數(shù)以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系中的多重能量損失，開發(fā)了通用的熱電器件三維穩(wěn)態(tài)多物理場耦合模型，并細(xì)化了包括材料性能、幾何模型、邊界條件及結(jié)果輸出在內(nèi)的全參數(shù)、多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計思路，該模型大大提升了熱電器件研發(fā)的效率和準(zhǔn)確性。

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此外，公司還儲備了硫化銀基的（Ag2S）無機(jī)塑性半導(dǎo)體材料技術(shù)。該柔性熱電材料具備與金屬類似的延展性和變形能力，具有適當(dāng)?shù)膸?、高遷移率和較高的Seebeck系數(shù)，室溫下zT值最高可達(dá)0.6。經(jīng)過1000次反復(fù)彎曲后，其電導(dǎo)率和Seebeck系數(shù)幾乎沒有變化，可廣泛應(yīng)用于柔性可穿戴電子領(lǐng)域。基于該材料，公司成功研制出厚度僅為0.3mm、填充率高達(dá)72%的超薄無機(jī)柔性熱電器件。

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TEC車載冰箱

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在商業(yè)化層面，公司立足于車規(guī)級市場，重點(diǎn)開發(fā)溫控座椅、車載冰箱等應(yīng)用，是國內(nèi)唯一具備調(diào)溫座椅開發(fā)能力的企業(yè)。目前，公司的車規(guī)級產(chǎn)品已進(jìn)入吉利、領(lǐng)跑、紅旗、廣汽等主機(jī)廠供應(yīng)鏈，并快速拓展至光通訊光模塊及醫(yī)療器械領(lǐng)域，正在加速進(jìn)入發(fā)展快車道。

中科創(chuàng)星表示：“隨著新能源汽車、醫(yī)療、通信、半導(dǎo)體等產(chǎn)業(yè)走向高度集成，精確控溫以及高效的熱管理系統(tǒng)成為關(guān)鍵挑戰(zhàn)，而熱電半導(dǎo)體作為能夠在微小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確控溫以及發(fā)電的重要技術(shù)，正憑借其靈活性、多樣性、可靠性等顯著優(yōu)勢，快速占領(lǐng)市場。「中科玻聲」依托中國科學(xué)院上海硅酸鹽所超過20年的研究和積累成立，技術(shù)領(lǐng)先且產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)豐富，我們期待「中科玻聲」能引領(lǐng)行業(yè)實(shí)現(xiàn)熱電半導(dǎo)體材料、器件及高端產(chǎn)品的國產(chǎn)化替代及超越?！?/span>

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