物联网（IoT）近年来受到了广泛关注，它包括将现实世界与互联网连接起来的硬件和软件基础设施。人们对这一领域的兴趣日益增长，导致物联网设备的数量显著增加。据预测，到2025年，全球将有超过750亿个联网设备，对全球经济产生重大影响[1]。这些设备通常由轻量级、可扩展的节点组成，需要电力和电池来运行，同时还需要高效的储能系统。因此，从阳光、热量和振动等资源中收集能量以实现设备的自供电至关重要，从而使设备无需维护即可运行多年，从而延长使用寿命并提高效率[2,3]。该系统包括利用能量收集技术和储能解决方案从环境中持续提取能量，以及高效低功耗的集成电路，这些技术有望在包括环境监测、汽车行业和医疗领域在内的多种行业中实现自主和自我管理操作。因此，研究主要集中在能量收集的各个方面[4]。
利用塞贝克效应（Seebeck effect），热电发电机（TEG）可以直接将热量转化为电能[5]。人体、设备及其环境之间的温差所产生的小规模电力足以满足可穿戴传感器或物联网设备的电力需求[6,7]。这为实际应用提供了有前景的途径。为了适应人体的曲面，用于可穿戴电子产品的TEG需要具有较高的机械柔顺性[[6], [7], [8], [9], [10], [11]]。有机热电材料因其出色的固有柔韧性而受到广泛关注[[12], [13], [14]]。然而，由于接触电阻较高和热电性能不足，这些材料的输出功率密度不如已研究过的无机热电材料。无机材料是实现更高输出功率密度的可行方法。其中，基于Bi2Te3的热电材料在接近室温下的热电性能优异[14]。然而，由于其固有的脆性，基于Bi2Te3的热电材料不适合用于柔性TEG[[15], [16], [17]]。为了制造柔性TEG，通常使用柔性聚合物材料作为基底来支撑无机热电材料[16,[18], [19], [20], [21]]。这些薄膜柔性TEG的器件配置是面内的，温度梯度与基底方向平行。因此，为了确定温差，散热器和吸收器的设计至关重要[21,22]。此外，在实际的热电能量收集应用中，由于厚度较小，厚度方向上的温度降可以忽略不计[21]。因此，面内结构的有效热导率受到垂直于面内方向的限制，这使得其不适用于可穿戴技术[7,23]。
目前，特别是基于无机热电材料的柔性热电器件在结构设计方面仍然非常基础，尤其是在界面设计方面[24,25]。在许多已发表的基于薄膜TE的柔性器件中，聚合物基底上的热电腿通过银浆（Ag paste）连接，几乎未考虑基底、薄膜和电极之间的接触问题[[26], [27], [28], [29], [30], [31]]，导致器件设计不稳定且不可重复，可持续性较差[24]。在某些系统中，无机金属材料被用作电极和热电材料之间的功能扩散屏障层[32,33]。但关于如何提高电极在柔性基底上的附着力以保持器件的整体稳定性和柔韧性，相关研究较少。此外，早期的柔性器件经常使用数十或七百开尔文的温差（ΔTs）来展示其高功率密度（ω）。然而，在实际应用中，如人体皮肤上的可穿戴热电器件，温差通常只有几摄氏度。在这种情况下，在柔性器件的冷侧安装散热器以产生电力具有挑战性，因为器件内部的ΔT有时只有几开尔文[24]。因此，柔性热电器件的ω或归一化功率密度（ωT）必须在如此小的ΔTs下足够高，以便无需放大器或散热器即可为低等级电子设备供电，从而实现真正有用的应用。
因此，在本研究中，我们制备了基于Bi2Te3的热电（TE）器件，该器件具有极高的柔韧性和稳定性，以及出色的热电性能。我们采用了一种简单高效的技术，通过掩模辅助沉积工艺快速轻松地制备Bi2Te3与电极之间的连接，无需预沉积步骤。通过比较银（Ag）、铝（Al）、钛/铂（Ti/Pt）和铬/金（Cr/Au）等多种电极材料，发现钛/铂组合在器件生产过程中结合了热蒸发（TE材料）和磁控溅射（金属电极）技术，确保了器件的稳定性。纳米级溅射的钛阻挡层与聚酰亚胺基底和铂电极形成了良好的相互作用，同时提高了铂电极与Bi2Te3热电薄膜之间的附着力，大幅降低了器件的内部电阻Rin，从而使器件同时具备超高功率密度（ω）和柔韧性。与传统柔性器件封装方法相比，这种方法具有许多优势，如更高的连接密度、更简单的散热和导电性能、更低的电阻以及更高的柔韧性。
