ES2549828B1 - Dispositivo termoeléctrico orgánico, sistema termoeléctrico, método para la fabricación del dispositivo, revestimiento para cerramiento, cerramiento y sistema híbrido solar termoeléctrico - Google Patents

Dispositivo termoeléctrico orgánico, sistema termoeléctrico, método para la fabricación del dispositivo, revestimiento para cerramiento, cerramiento y sistema híbrido solar termoeléctrico Download PDF

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Abstract

Dispositivo termoeléctrico orgánico, sistema termoeléctrico, método para la fabricación del dispositivo, revestimiento para cerramiento, cerramiento y sistema híbrido solar termoeléctrico.#El dispositivo comprende:#- un sustrato (S),#- unos elementos de polímero semiconductor orgánico (E) conductor de un solo tipo de portadores, planares y alargados, y dispuestos coplanarmente sobre el sustrato (S), quedando sus extremos localizados sobre dos respectivos extremos opuestos del sustrato (S), y constituyendo, respectivamente, una parte fría (F) y una parte caliente (C), o estando unidos o dispuestos adyacentes a las mismas;#- unos elementos de conexión (T) que interconectan en serie a los elementos de polímeros semiconductores orgánicos (E); y#- un primer (U1) y un segundo (U2) electrodos.#El sistema termoeléctrico incluye dos o más dispositivos termoeléctricos (D).#El método es apto para la fabricación del dispositivo.#El revestimiento y el sistema híbrido comprenden uno o más dispositivos termoeléctricos (D), y el cerramiento al revestimiento.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo termoelectrico organico, sistema termoelectrico, metodo para la fabricacion del dispositivo, revestimiento para cerramiento, cerramiento y sistema
hibrido solar termoelectrico
Sector de la tecnica
La presente invencion concierne, en general, en un primer aspecto, a un dispositivo termoelectrico organico, formado por unos elementos de pollmero semiconductor organico conductor de un solo tipo de portadores dispuestos sobre un sustrato, y mas en particular a un dispositivo de configuration planar con sus caras frla y caliente dispuestas, respectivamente, en los extremos opuestos de los elementos de pollmero semiconductor, los cuales son alargados.
Un segundo aspecto de la invencion concierne a un sistema termoelectrico que incluye dos o mas dispositivos como los del primer aspecto.
En un tercer aspecto, la presente invencion concierne a un metodo para la fabricacion del dispositivo.
Un cuarto aspecto de la invencion concierne a un revestimiento para cerramiento que comprende el dispositivo del primer aspecto.
Un quinto aspecto de la presente invencion concierne a un cerramiento que incluye el revestimiento del cuarto aspecto.
Un sexto aspecto de la presente invencion concierne a un sistema hibrido solar termoelectrico, que comprende un panel solar y, asociado al mismo, el dispositivo del primer aspecto.
La presente invencion es particularmente aplicable a la production de energla en aplicaciones a gran escala, implementandose en grandes superficies, como por ejemplo ventanas y muros de edificios o en paneles solares.
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Estado de la tecnica anterior
Actualmente existen dispositivos comerciales basados en Bi3Te2 llamados modulos Peltier utilizados en sistemas de refrigeracion. La utilization de estos dispositivos para aplicaciones en grandes superficies resulta completamente inviable.
Tambien existen ciertos prototipos organicos que utilizan semiconductores organicos tipo n y p, dispuestos alternadamente. Tal es el caso del dispositivo propuesto en la solicitud de patente US20130042899, el cual incluye dos sustratos que constituyen, respectivamente, las caras frla y caliente del dispositivo, y que incluye pares de miembros semiconductores de dopajes distintos atrapados entre ambos sustratos, y que se aplican por ejemplo mediante una impresora de inyeccion sobre las caras enfrentadas de ambos sustratos. La distancia existente entre las caras frla y caliente de tal dispositivo es muy pequena.
Muchos de estos dispositivos presentan serios inconvenientes, como su escasa eficiencia y poca viabilidad en su escalado a grandes superficies.
En la solicitud US20110094556 se describe un dispositivo termoelectrico con una configuration planar en sus elementos termoelectricos constituido por pistas termoelectricas cortas dispuestas sobre un sustrato rlgido, alternando elementos de material de tipo n con elementos de material de tipo p, los cuales no son materiales organicos. El sustrato se encuentra atrapado, junto con otra serie de elementos y capas de materiales aislantes, entre una capa superior y una inferior que constituyen las caras frla y caliente del dispositivo, o viceversa. La aplicacion del dispositivo propuesto en US20110094556 en grandes superficies es inviable (debido al elevado coste que supondrla), su configuracion planar con pistas termoelectricas tan cortas impide que el dispositivo se pueda utilizar con diferencias de temperaturas grandes ya que serla muy diflcil de mantener una diferencia de temperatura grande. Este tipo de dispositivos necesita disipar el calor de la cara frla, al ser la distancia entre las caras frla y caliente muy pequena.
En la solicitud Internacional WO2012101312A1 se describe un dispositivo termoelectrico a escala micrometrica (microgenerador), el cual no es apto para aplicaciones sobre grandes superficies. El dispositivo propuesto en dicha solicitud solamente puede estar constituido por nanohilos de Silicio como elementos termoelectricos, siendo necesario, en particular, el uso de nanohilos de silicio de tipo n y de tipo p, no contemplandose el uso de materiales organicos.
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Aunque el dispositivo descrito en WO2012101312A1 tenga una configuration planar de sus elementos termoelectricos, la diferencia de temperatura ha de ser desde el centro del dispositivo hacia los extremos, lo cual, teniendo en cuenta el tamano reducido del dispositivo (de unos 5x5 mm2), hace que sea diflcil alcanzar una diferencia de temperatura muy grande.
El dispositivo propuesto en WO2012101312A1 no es flexible y, obviamente, es inviable para aplicaciones a gran escala.
Por otra parte, en la solicitud Internacional WO2013065856A1 se describe un dispositivo de conversion termoelectrica que si que utiliza un solo tipo de semiconductor organico, tipo p en este caso, utilizando pollmeros semiconductores, tales como PEDOT, PANI, Polipirrol, etc., con la posibilidad de incorporar un sustrato flexible, y que reune las caracterlsticas del preambulo de la revindication 1 de la presente invention.
En el dispositivo propuesto en WO2013065856A1, los elementos de pollmero semiconductor presentan una conformation vertical, tal y como puede apreciarse en su Figura 1, estando tales elementos dispuestos sobre el sustrato segun una direction sustancialmente perpendicular, con uno de sus extremos fijado al sustrato y sus extremos opuestos fijados a una capa aislante, adoptando por tanto una estructura tipo sandwich que atrapa, entre el sustrato y la capa aislante, a los elementos de pollmero semiconductor, donde el sustrato y la capa aislante constituyen, respectivamente, las caras frla y caliente del dispositivo, o viceversa. Como se aprecia en su Figura 2, la diferencia de temperatura a convertir en voltaje ha de producirse entre dichas caras frla y caliente, las cuales se encuentran separadas entre si por una corta distancia, lo que hace que siempre sea necesario disipar el calor en la cara frla para poder mantener una diferencia de temperatura aceptable. Tal disipacion de calor de la cara frla es aun mas necesaria si se tiene en cuenta que los elementos de pollmero semiconductor utilizados son de un solo tipo de dopaje, lo que significa que las uniones electricas entre los mismos se hacen desde la cara frla a la cara caliente, y como el metal utilizado en tales uniones electricas es mucho mejor conductor del calor que el semiconductor termoelectrico, y tiene una longitud muy pequena, tal metal rapidamente calienta la parte frla, debido a una mejor transmision de calor entre la parte frla y caliente, con lo que se pierde mucha eficiencia.
Los materiales termoelectricos en el dispositivo propuesto en WO2013065856A1 se preparan mediante metodos mecanicos de recubrimiento, y el proceso de fabrication
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contiene numerosas etapas que lo hacen complicado, con lo que se traduce en un considerable aumento del coste de procesado del dispositivo.
Explication de la invention
Resulta necesario ofrecer una alternativa al estado de la tecnica que cubra las lagunas halladas en el mismo, aportando un dispositivo termoelectrico que, entre otros, mejore la eficiencia de los conocidos, permita mantener suficientemente alejadas las partes frla y caliente como para no tener la necesidad de disipar el calor de la parte frla, y sea apto para aplicaciones a gran escala.
Con tal fin, la presente invencion concierne a un dispositivo termoelectrico organico, que comprende:
- un sustrato,
- unos elementos de pollmero semiconductor organico conductor de un solo tipo de portadores, tipo n o, preferentemente, tipo p, y que estan dispuestos sobre dicho sustrato;
- unos elementos de conexion, conductores de electricidad, que interconectan en serie a dichos elementos de pollmeros semiconductores organicos; y
- un primer y un segundo electrodos conectados, respectivamente, con dos de dichos elementos de pollmeros semiconductores organicos;
donde unos primeros y unos segundos extremos de los elementos de pollmero semiconductor organico constituyen, respectivamente, una parte frla y una parte caliente del dispositivo, o estan unidos o dispuestos adyacentes a las mismas.
A diferencia de las propuestas conocidas, en particular a diferencia del dispositivo propuesto WO2013065856A1, en el dispositivo propuesto por el primer aspecto de la invencion los elementos de pollmero semiconductor organico tienen una conformation planar, son alargados en una direction y estan dispuestos coplanarmente sobre el sustrato, segun una disposition en la que los primeros y segundos extremos de los elementos de pollmero semiconductor organico se encuentran localizados sobre dos respectivos extremos opuestos del sustrato.
En el dispositivo propuesto por el primer aspecto de la presente invencion, en general, las partes frla y caliente estan constituidas por las porciones del propio sustrato donde se encuentran dispuestos los extremos de los elementos alargados o pistas de pollmero semiconductor organico.
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Para un ejemplo de realization preferido, el sustrato es flexible, y para otro ejemplo de realization, menos preferido, este es rlgido.
Preferentemente, los mencionados dos elementos de pollmero semiconductor organico con los que el primer y el segundo electrodos estan respectivamente conectados son los dos elementos extremos de la serie que constituye dicha conexion en serie de elementos de pollmeros semiconductores organicos, aunque, obviamente, si se conectan el primer y el segundo electrodos en otros elementos de la serie que no sean los dos elementos extremos el dispositivo tambien funciona, aunque obteniendose una menor diferencia de voltaje que la existente entre los dos elementos externos, por lo que esta ultima conexion menos eficiente tambien es contemplada como un ejemplo de realization menos preferido del dispositivo propuesto por la presente invencion.
Con aun una mayor preferencia, el primer y el segundo electrodos se encuentran conectados con los extremos libres de dichos elementos extremos de la serie, ya que es donde se producira una mayor diferencia de voltaje.
Los mencionados primer y segundo electrodos estan constituidos, segun un ejemplo de realization, por al menos unas respectivas porciones de dos de los elementos de conexion. Segun otro ejemplo de realization, el primer y el segundo electrodos son unos elementos de conexion adicionales a dichos elementos de conexion.
De acuerdo con un ejemplo de realization, los elementos de pollmero semiconductor organico alargados tienen formas rectangulares.
Segun un ejemplo de realization, las direcciones en las que los elementos de pollmero semiconductor organico son alargados son paralelas entre si.
De acuerdo con un ejemplo de realization, los elementos de pollmero semiconductor organico alargados estan equiespaciados entre si, en una direction transversal.
Segun otros ejemplos de realization, dichos elementos de pollmero semiconductor organico alargados estan separados entre si, transversalmente, unas distancias variables.
En general, la anchura de los elementos de pollmero semiconductor organico esta dentro de un rango que va desde uno o varios nanometros hasta uno o varios centlmetros, y por lo
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que se refiere a los valores de longitud y ancho de tales elementos de pollmero, y la relacion entre ambas, estos pueden ser cualquiera considerados apropiados para la aplicacion deseada, aunque teniendo en cuenta que la aplicacion preferida es la relativa a superficies a gran escala, unas distancias longitudinales de unos o varios metros es preferida.
Debido a que la distancia entre la parte frla y la parte caliente es, en general, considerable (por ejemplo del orden de varios metros), las conexiones electricas, es decir los anteriormente mencionados elementos de conexion, que interconectan en serie a los elementos de pollmeros semiconductors organicos, desde la parte caliente a la frla, son suficientemente largas para disipar el calor por si mismas durante el camino, no transmitiendose por tanto el calor a la parte frla. De igual modo, los elementos de pollmero tambien son muy largos, por lo que tampoco transmiten el calor de la parte caliente a la parte frla. Por tanto, no es necesario el uso de un disipador de calor en la parte frla.
Ventajosamente el dispositivo incluye tambien una capa protectora y de sellado por encima de al menos los elementos dispuestos sobre el sustrato, para protection y aislamiento frente a condiciones ambientales adversas.
Un segundo aspecto de la invention concierne a un sistema termoelectrico que incluye dos o mas dispositivos como los del primer aspecto, conectados electricamente en serie o en paralelo y con sus sustratos montados flsicamente uno encima del otro, de manera que se consiga generar un mayor voltaje de salida que con un solo dispositivo.
En un tercer aspecto, la presente invencion concierne a un metodo para la fabrication del dispositivo del primer aspecto mediante la realization de las siguientes etapas:
a) depositar sobre el sustrato una capa de metal o compuesto conductor electrico (tal como Oro, Acero, ITO o Grafito) que no sea electroqulmicamente activo, siguiendo un patron predeterminado,
b) sintetizar dicho pollmero semiconductor organico conductor de un solo tipo de portadores, por electropolimeracion, sobre dicho metal o compuesto conductor electrico constituyendo dichos elementos de pollmero semiconductor organico, siguiendo dicho patron predeterminado, y tras ello eliminar la capa de metal o compuesto conductor electrico; y
c) proporcionar dichos elementos de conexion de manera que interconecten en serie a los elementos de pollmeros semiconductores organicos, mediante un elemento o
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compuesto buen conductor de electricidad, como es el caso de cualquier metal conductor electrico, tal como Cobre, plata, oro, indio, aluminio etc.
Debido a que tales elementos de interconexion conectan los extremos de los elementos de pollmeros semiconductores organicos dispuestos en la parte frla con los dispuestos en la parte caliente, interesa que el calor de la parte caliente no se propague hasta la parte frla, por lo que, con tal fin, es deseable hacer que tales elementos de conexion, conformados en general en forma de pistas, sean lo mas largos posible para que el calor se disipe durante el camino de una parte hacia la otra, de tal modo que no se transmita el calor de la parte caliente a la parte frla y, por tanto, siempre se genere una diferencia de temperatura entre las partes frla y caliente.
Opcionalmente, el metodo comprende realizar, tras dicha etapa c), una etapa de optimization del dopado del pollmero semiconductor de los elementos de pollmero semiconductor organico conductor, mediante reduction u oxidation del semiconductor utilizando metodos qulmicos, es decir mediante tratamiento con una agente oxidante o reductor, o mediante metodos electroqulmicos, es decir mediante el uso de una celda electroqulmica.
Segun un ejemplo de realization, el metodo comprende, tras la etapa c) o tras la etapa de optimizacion del dopado, si es el caso, la realizacion de una etapa d) de eliminacion de material sobrante de semiconductor de pollmero semiconductor organico, quedando unicamente dispuestos sobre el sustrato los elementos de pollmero semiconductor organico alargados y los elementos de conexion.
Por lo que se refiere a la aplicacion de la anteriormente mencionada capa protectora y de sellado, esta se lleva a cabo utilizando cualquier disolucion polimerica adecuada, como por ejemplo el PMMA (Polimetilmetacrilato), pudiendo aplicarse por ejemplo mediante espray, tal como mediante un spray sellador de aislamiento.
Por lo que se refiere a la deposicion de la etapa a), esta se lleva a cabo por evaporacion termica o por cualquier otro metodo que deposite un metal sobre un sustrato.
Segun un ejemplo de realizacion preferido, el sustrato es flexible, hecho por ejemplo de al menos uno de los siguientes materiales: PoliEtilenTereftalato (PET), poliuretano, polipropileno y polietileno, o de una combinacion de los mismos.
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Para otro ejemplo de realization, el sustrato es rlgido, hecho por ejemplo de al menos unos de los siguientes materiales: vidrio, cuarzo y resinas polimericas termoestables, o de una combination de los mismos.
Aunque podrla utilizarse este metodo para fabricar un dispositivo que combinase, de manera alternada, elementos de pollmero semiconductor organico de tipo n con otros de tipo p, el metodo de slntesis de las pistas semiconductoras, es decir de los elementos de pollmero semiconductor organico, y proceso de fabricado del dispositivo resultana muy complejo, ya que para que se puedan alternar los pollmeros de tipo n con los de tipo p habrla que sintetizar primero los de un tipo y luego los del otro tipo. Esto a la hora de proceso de fabricado resultana muy costoso en comparacion con utilizar semiconductores de un mismo tipo ya que todas las pistas se sintetizan a la vez.
Tal y como se ha indicado anteriormente, preferentemente los pollmeros utilizados son de tipo p, ya que hoy en dla los pollmeros de tipo n son muy inestables y de muy baja eficiencia con lo que no resultan practicos a la hora implementarlos en dispositivos. Obviamente, si la estabilidad y eficiencia de los de tipo n aumenta considerablemente en el futuro, su election sera tan preferida como la de los de tipo p.
Un cuarto aspecto de la invention concierne a un revestimiento para cerramiento que comprende el dispositivo del primer aspecto.
Para un ejemplo de realization, el revestimiento comprende dos o mas dispositivos termoelectricos conectados electricamente en serie o en paralelo.
En funcion del ejemplo de realization, dicho revestimiento es: una lamina a superponer a una o mas fachadas de un edificio (por ejemplo disponiendo la parte caliente en una fachada donde incida el sol y la parte frla en una fachada a la sombra), una placa, un panel, etc.
Un quinto aspecto de la presente invention concierne a un cerramiento que incluye el revestimiento del cuarto aspecto.
En funcion del ejemplo de realization, dicho cerramiento es una pared, un panel, una ventana, una puerta, una cortina, etc.
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Un sexto aspecto de la presente invention concierne a un sistema hlbrido solar termoelectrico, que comprende un panel solar y, asociado al mismo, el dispositivo del primer aspecto, disponiendo la parte caliente en una zona en contacto con el panel y la parte frla en una position alejada de las zonas del panel donde inciden los rayos solares, complementandose asl, con la energla obtenida mediante el dispositivo termoelectrico, la production de energla obtenida mediante el panel solar.
Para un ejemplo de realization, el sistema hlbrido comprende dos o mas dispositivos termoelectricos conectados electricamente en serie o en paralelo.
La presente invencion es particularmente aplicable a la produccion de energla en aplicaciones termoelectricas a gran escala, ya que el dispositivo termoelectrico propuesto, debido a su bajo coste de produccion, es ideal para la produccion de energla en grandes superficies.
Breve description de los dibujos
Las anteriores y otras ventajas y caracterlsticas se comprenderan mas plenamente a partir de la siguiente descripcion detallada de unos ejemplos de realizacion con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a tltulo ilustrativo y no limitativo, en los que:
la Figura 1 es una representation esquematica, a nivel funcional, del dispositivo propuesto por el primer aspecto de la presente invencion;
la Figura 2 ilustra al metodo de fabrication propuesto por el tercer aspecto de la invencion, segun un ejemplo de realizacion, representando los resultados de cada una de las etapas del metodo hasta conseguir el producto final, es decir el dispositivo del primer aspecto de la presente invencion, segun se aprecia en la vista (d);
la Figura 3 es una grafica que muestra las medidas experimentales obtenidas, relacionando voltaje generado en funcion de diferencia de temperatura entre parte caliente y parte frla de un prototipo construido del dispositivo propuesto por el primer aspecto;
la Figura 4 ilustra, en perspectiva y de manera esquematica, al cerramiento propuesto por el quinto aspecto de la presente invencion, para un ejemplo de realizacion; y
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la Figura 5 ilustra, tambien en perspectiva y de manera esquematica, al sistema hlbrido solar termoelectrico propuesto por el sexto aspecto de la presente invention, segun un ejemplo de realization.
Description detallada de unos ejemplos de realization
El funcionamiento del dispositivo D propuesto por el primer aspecto de la presente invencion se basa en uniones termoelectricas de un semiconductor organico de tipo p o n (como por ejemplo PEDOT, PANI, polipirrol, policarbazol, etc.) de los extremos frio F y caliente C de una serie de pistas E de pollmero de un espesor de micras o nanometros, tal y como muestra la Figura 1, conectadas electricamente en serie por mediation de los elementos de conexion T, de modo que la corriente generada por la diferencia de temperatura fluye a traves de los extremos frio F y caliente C del dispositivo, generandose un voltaje V entre los electrodos U1 y U2. En principio cualquier pollmero o material con propiedades termoelectricas que se pueda sintetizar mediante metodos electroqulmicos es susceptible de ser utilizado en el dispositivo.
Tal y como se ha escrito en un apartado anterior, un tercer aspecto de la invencion concierne a un metodo de fabrication del dispositivo D. Este metodo de fabrication consta de cuatro etapas, segun un ejemplo de realizacion, tal y como muestra la Figura 2, que representa los diferentes productos intermedios (vistas (a), (b) y (c)) y final (vista (d)), obtenidos tras la aplicacion de cada una de las respectivas etapas del metodo.
La primera etapa, o etapa a), es la de creation sobre un sustrato S del dibujo que se quiera recubrir del pollmero conductor. Este dibujo o patron determinado se ha de hacer de un metal o compuesto conductor que no sea electroqulmicamente activo, como por ejemplo acero u oro. En la fabricacion de un prototipo experimental se ha utilizado como sustrato PET al que se le han depositado mediante evaporation metalica una capa de oro GL constituida por 16 pistas de oro de un espesor de 2 mm separadas 2 mm entre si, aunque en la Figura 2(a) se han ilustrado unicamente, a modo de representation esquematica, 6 pistas de oro.
En la segunda etapa, o etapa b), se sintetiza el pollmero semiconductor organico PS conductor de un solo tipo de portadores, por electropolimeracion, sobre el metal o compuesto conductor electrico GL, siguiendo dicho patron predeterminado, y tras ello se eliminar la capa de metal o compuesto conductor electrico GL, es decir, en este caso, la capa de oro.
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Para llevar a cabo dicha electropolimeracion del pollmero semiconductor PS, el sustrato S se utiliza como electrodo de trabajo en la segunda etapa. Para la fabrication del prototipo experimental se ha utilizado una celda de tres electrodos: un electrodo de trabajo, constituido por el sustrato con el dibujo de oro, un electrodo auxiliar de malla de platino, un electrodo de referencia de Ag/AgCl y un potenciostato. La disolucion electroqulmica estaba compuesta por el monomero del pollmero conductor, en este caso etilendioxitiofeno (EDOT) y 1-Butil-3-metilimidazol hexafluorofosfato en acetonitrilo. La electropolimerizacion se lleva a cabo a -3 mA de tal forma que el dibujo de oro es recubierto por el pollmero que se esta sintetizando, en el caso del prototipo experimental, PEDOT:PF6. Tal y como se ha comentado anteriormente, posteriormente se elimina la capa de oro, en este caso con agua regia, de tal forma que sobre el sustrato S de PET solo queda el pollmero conductor PS como muestra la Figura 2 (b).
La tercera etapa, o etapa c) (ver Figura 2(c)), consiste en la realization de los contactos entre las pistas de pollmero semiconductor (uniones parte frla y caliente), es decir en proporcionar los elementos de conexion T de manera que interconecten en serie a los elementos de pollmeros semiconductores organicos E, mediante un elemento o compuesto buen conductor de electricidad. Para este caso se puede utilizar cualquier compuesto que conduzca la electricidad como un metal, aunque conviene que este configurado para que no sea muy buen conductor termico (constituyendolos en la forma de pistas largas), en el caso del prototipo experimental se ha utilizado oro aunque puede ser perfectamente aluminio.
Como etapa opcional, el metodo comprende realizar, tras la etapa c), una etapa de optimization del dopado del pollmero semiconductor PS de los elementos de pollmero semiconductor organico conductor, mediante reduction u oxidation del semiconductor utilizando metodos qulmicos o electroqulmicos.
La ultima etapa, o etapa d), consiste en la elimination del material sobrante de pollmero semiconductor organico PS, quedando unicamente dispuestos sobre el sustrato S los elementos de pollmero semiconductor organico alargados E y los elementos de conexion T, tal y como se aprecia en la Figura 2(d), quedando as! el dispositivo D formado.
Las partes frla y caliente (indicadas respectivamente como F y C en la Figura 1), estan constituidas, para el ejemplo de realizacion de la Figura 2, por las porciones del propio
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sustrato S donde se encuentran dispuestos los extremos de los elementos o pistas de polimero semiconductor organico alargados E.
Puede verse en la Figura 2(d), como los primer U1 y segundo U2 electrodos se encuentran dispuestos sobre los extremos libres de los elementos E ubicados en los extremos de la serie de elementos E.
Aunque en la representation esquematica de la Figura 2(d), se ha ilustrado al dispositivo comprendiendo unicamente seis pistas de polimero E, en el diseno real del prototipo experimental construido, este consta de 16 pistas E de PEDOT unidas mediante pistas de oro T.
Dependiendo del proceso de fabrication se pueden adoptar multiples geometrlas y tamanos, ademas, la anchura y el numero de pistas de polimero E puede cambiarse.
Mediante tecnicas litograficas se puede conseguir realizar un sustrato S con pistas conductoras de una anchura de micras o incluso nanometros, lo que conlleva a un incremento del numero de pistas de polimero por unidad de superficie. Este aumento del numero de pistas por unidad de superficie aumentara la tension producida por unidad de diferencia de temperatura (voltaje Seebeck). Tambien se pueden montar varios dispositivos en serie, uno encima de otro, de modo que se multiplicara la potencia generada.
Se ha caracterizado la tension que genera el dispositivo en funcion de la temperatura, tal y como se muestra en la Figura 3. Las medidas experimentales se han hecho, sobre el prototipo construido, antes y despues de someter al polimero semiconductor a un tratamiento de optimization de los parametros termoelectricos mediante reduction qulmica con hidracina, segun un estudio que los presentes inventores han realizado, partiendo de un polimero semiconductor con un coeficiente de Seebeck de 413 pV/K hasta obtener un polimero semiconductor optimizado con un coeficiente de Seebeck de 91 pV/K. Los resultados son esperanzadores ya que, como se aprecia en la Figura 3, se han conseguido (para el caso del polimero optimizado) cerca de 25 mV con una diferencia de temperatura de 60 °C con solo una capa de dispositivo y solo 16 pistas de polimero conductor.
Se pueden llegar a alcanzar valores de voltios disminuyendo la anchura de las pistas de polimero, para que quepan mas por unidad de superficie y superponiendo varias capas de dispositivos, es decir mediante el sistema propuesto por el segundo aspecto de la invention.
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El revestimiento propuesto por el cuarto aspecto de la invencion comprende, segun un ejemplo de realizacion, al dispositivo D segun se ilustra en la Figura 2(d) o, ventajosamente, con un mayor numero de elementos de pistas E de pollmero y con unas dimensiones adecuadas al soporte sobre el que se pretenda disponer.
En la Figura 4 se ilustra al cerramiento propuesto por el quinto aspecto de la invencion, para un ejemplo de realizacion para el que este comprende una pared J sobre la que se encuentra adosado el revestimiento del cuarto aspecto constituido por el dispositivo D. Para mayor claridad, no se han ilustrado los diferentes elementos que forman el dispositivo D aunque, obviamente, estos son como los ilustrados en la Figura 2(d), en mayor o menor numero y con mayores o menores dimensiones.
Finalmente, en la Figura 5 se ilustra al sistema hlbrido solar termoelectrico propuesto por el sexto aspecto de la presente invencion, para el que este comprende un panel solar K (en general un panel fotovoltaico) sobre el que inciden unos rayos solares R, y, asociado al mismo, el dispositivo termoelectrico D, para complementar la produccion de energla del panel solar K, estando la cara caliente C del dispositivo D dispuesta en contacto con el panel solar K, y la cara frla F en una zona de sombra, en este caso tras el panel K, de manera que entre ambas caras C, F existe una diferencia de temperatura AT suficiente para que el dispositivo termoelectrico D genere un voltaje apreciable.
Para otro ejemplo de realizacion (no ilustrado), el sistema hlbrido comprende dos o mas dispositivos termoelectricos D conectados electricamente en serie o en paralelo.
Un experto en la materia podrla introducir cambios y modificaciones en los ejemplos de realizacion descritos sin salirse del alcance de la invencion segun esta definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (23)

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    REIVINDICACIONES
    1. - Dispositivo termoelectrico organico, que comprende:
    - un sustrato (S),
    - unos elementos de pollmero semiconductor organico (E) conductor de un solo tipo de portadores y que estan dispuestos sobre dicho sustrato (S);
    - unos elementos de conexion (T), conductores de electricidad, que interconectan en serie a dichos elementos de pollmeros semiconductores organicos (E); y
    - un primer (U1) y un segundo (U2) electrodos conectados, respectivamente, con dos de dichos elementos de pollmeros semiconductores organicos (E);
    donde unos primeros y unos segundos extremos de los elementos de pollmero semiconductor organico (E) constituyen, respectivamente, una parte frla (F) y una parte caliente (C) del dispositivo, o estan unidos o dispuestos adyacentes a las mismas; estando el dispositivo caracterizado porque dichos elementos de pollmero semiconductor organico (E) tienen una conformation planar, son alargados en una direction y estan dispuestos coplanarmente sobre dicho sustrato (S), segun una disposicion en la que dichos primeros y segundos extremos de los elementos de pollmero semiconductor organico (E) se encuentran localizados sobre dos respectivos extremos opuestos del sustrato (S).
  2. 2. - Dispositivo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque dicho sustrato (S) es flexible.
  3. 3. - Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos elementos de pollmero semiconductor organico alargados (E) tienen formas rectangulares.
  4. 4. - Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las direcciones en las que los elementos de pollmero semiconductor organico (E) son alargados son paralelas entre si.
  5. 5. - Dispositivo segun la reivindicacion 4, caracterizado porque dichos elementos de pollmero semiconductor organico alargados (E) estan equiespaciados entre si, en una direccion transversal.
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  6. 6. - Dispositivo segun la reivindicacion 4, caracterizado porque dichos elementos de pollmero semiconductor organico alargados (E) estan separados entre si, transversalmente, unas distancias variables.
  7. 7. - Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos dos elementos de pollmero semiconductor organico (E) con los que dichos primer (U1) y segundo (U2) electrodos estan respectivamente conectados son los dos elementos extremos de la serie que constituye dicha conexion en serie de elementos de pollmeros semiconductores organicos (E).
  8. 8. - Dispositivo segun la reivindicacion 7, caracterizado porque los primer (U1) y segundo (U2) electrodos se encuentran conectados con los extremos libres de dichos elementos extremos de la serie.
  9. 9. - Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la anchura de dichos elementos de pollmero semiconductor organico (E) esta dentro de un rango que va desde uno o varios nanometros hasta uno o varios centlmetros.
  10. 10. - Dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos primer (U1) y segundo (U2) electrodos estan constituidos por al menos unas respectivas porciones de dos de dichos elementos de conexion (T).
  11. 11. - Sistema termoelectrico que comprende al menos dos dispositivos (D) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores conectados electricamente en serie o en paralelo y con sus sustratos montados flsicamente uno encima del otro.
  12. 12. - Metodo para la fabrication de un dispositivo termoelectrico organico y, que comprende fabricar el dispositivo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 mediante la realization de las siguientes etapas:
    a) depositar sobre dicho sustrato (S) una capa de metal o compuesto conductor electrico (GL) que no sea electroqulmicamente activo, siguiendo un patron predeterminado,
    b) sintetizar dicho pollmero semiconductor organico (PS) conductor de un solo tipo de portadores, por electropolimeracion, sobre dicho metal o compuesto conductor
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    electrico (GL) constituyendo dichos elementos de polimero semiconductor organico (E), siguiendo dicho patron predeterminado, y tras ello eliminar la capa de metal o compuesto conductor electrico (GL); y
    c) proporcionar dichos elementos de conexion (T) de manera que interconecten en serie a los elementos de pollmeros semiconductores organicos (E), mediante un elemento o compuesto buen conductor de electricidad.
  13. 13. - Metodo segun la reivindicacion 12, caracterizado porque comprende realizar, tras dicha etapa c), una etapa de optimization del dopado del polimero semiconductor de los elementos de polimero semiconductor organico conductor, mediante reduction u oxidation del semiconductor utilizando metodos qulmicos o electroqulmicos.
  14. 14. - Metodo segun la reivindicacion 12 o 13, caracterizado porque comprende, tras dicha etapa c) o tras dicha etapa de optimizacion del dopado, la realizacion de una etapa d) de elimination de material sobrante de polimero semiconductor organico (PS), quedando unicamente dispuestos sobre el sustrato (S) los elementos de polimero semiconductor organico alargados (E) y los elementos de conexion (T).
  15. 15. - Metodo segun la reivindicacion 12, 13 o 14, caracterizado porque dicha deposition de dicha etapa a) se lleva a cabo por evaporation termica.
  16. 16. - Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque dicho sustrato (S) es flexible.
  17. 17. - Metodo segun la reivindicacion 16, caracterizado porque dicho sustrato (S) flexible esta hecho de al menos uno de los siguientes materiales: PoliEtilenTereftalato (PET), poliuretano, polipropileno y polietileno, o de una combination de los mismos.
  18. 18. - Metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque dicho sustrato (S) es rlgido.
  19. 19. - Metodo segun la reivindicacion 18, caracterizado porque dicho sustrato rlgido (S) esta hecho de al menos unos de los siguientes materiales: vidrio, cuarzo y resinas polimericas termoestables, o de una combinacion de los mismos.
  20. 20. - Revestimiento para cerramiento que comprende al menos un dispositivo termoelectrico (D) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
  21. 21. - Revestimiento segun la reivindicacion 20, caracterizado porque comprende al
    5 menos dos dispositivos termoelectricos (D) segun una cualquiera de las
    reivindicaciones 1 a 10 conectados electricamente en serie o en paralelo.
  22. 22. - Cerramiento que incluye el revestimiento de la reivindicacion 20 o 21.
    10 23.- Sistema hlbrido solar termoelectrico, que comprende un panel solar y, asociado al
    mismo, al menos un dispositivo termoelectrico (D) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
  23. 24.- Sistema hlbrido segun la reivindicacion 23, caracterizado porque comprende al
    15 menos dos dispositivos termoelectricos (D) segun una cualquiera de las
    reivindicaciones 1 a 10 conectados electricamente en serie o en paralelo.
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