基于熔体状态提升N型Bi-Te-Se基半导体热电性能的新方法探索

发布时间：2024-05-14 22:33

　　热电材料是一种能够实现热能和电能之间自由转换的功能材料,被认为是应对当前能源危机以及环境污染问题最合适的绿色技术之一。然而,低的能量转换效率一直制约着其大规模的应用。通常,热电材料的能量转换效率是用无量纲优值,ZT=²?,来衡量的。其中S,σ,T和κ分别是Seebeck系数,电导率,开尔文温度和热导率。Bi₂Te₃基合金是目前商业应用最成熟的室温热电材料。商业的Bi₂Te₃基块体材料大多是通过区熔,Bridgman和Czochralski等定向凝固技术制备的,其最大ZT值在1.0左右,效率低于10%,与其余能量转换技术相比,并不具备明显的竞争力。因此实现ZT值的提升是目前Bi₂Te₃基热电材料发展的重中之重。近年来,球磨或甩带结合烧结技术有效的提升了P型Bi-Sb-Te基合金热电性能,但是对于N型Bi-Te-Se基合金效果却并不显著。众所周知,热电器件是由P型材料与N型材料所组成,其转换效率由P型以及N型材料的性能共同决定。对于最优秀...

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【部分图文】：

图1.1Seebeck效应示意图

的最简单的技术[2,3]。自于恒星，放射性同位素，工业生产，汽车甚同时也可以驱动热电器件使其像固态热泵一样音，无污染，易于小型化等优点，为人类充分阔的应用前景。原理理基于三种热电效应：Seebeck效应，Peltier电场和温度梯度的材料中会同时存在。家ThomasJo....

图1.2Seebeck效应示意图

合肥工业大学博士研究生学位论文正比，V的大小与温差满足如下关系式：[4,5]==效应是由在一定温度梯度下的粒子热扩散机制所导致的结果。在载荷-StrdT/dx将会作用于粒子上。Str是粒子的传输熵，在导体中，子（即电子和空穴）在导体两端聚集，....

图1.3(a)基于Peltier效应的热电制冷模块；(b)基于Seebeck效应的温差发电模块

σ和κ分别是是电导率和热导率，Thomson系数。Thomson认为绝对ltier系数π，以及Thomson系数μ之间是相互关联的，通过热力学分析他推==公式1.6，我们可以得到()()=热....

图1.4热电材料转换效率与其他能源回收技术转换效率对比图

合肥工业大学博士研究生学位论文电器件通常由数百个类似的模块组成。热电器件的转换效率与单个热电模块的热电性能与温差有关，其中单个热电模块的热电性能可以由无量纲热电优值ZT来衡量：=(1.10)其中，S,σ,κ和T分别是Seebeck系数，电导率....

本文编号：3973511