关于温差电材料Bi2Te3的一些性质总结

多晶碲化铋基热电材料制备及性能测试

多晶碲化铋基热电材料制备及性能测试郭亮;王凤美;米涛【摘要】温差发电是利用半导体热电材料的塞贝克效应,将热能直接转化为电能的电源装置.针对单晶碲化铋材料机械性能差的缺点,采用机械合金和放电等离子体烧结法制备了具有良好机械性能的多晶碲化铋基热电材料及其模块,无量纲优值分别达到1.10(p型)和1.08(n型).并对温差发电模块的输出性能进行了测试,结果说明在温差为178 K时,输出功率达到约8.2 W,对应模块的功率密度约为0.51 W/cm2.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2019(043)008【总页数】4页(P1370-1372,1390)【关键词】温差发电;多晶碲化铋;机械合金;输出功率【作者】郭亮;王凤美;米涛【作者单位】北华航天工业学院,河北廊坊065000;北华航天工业学院,河北廊坊065000;北华航天工业学院,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】TM913半导体温差发电(TEG)具有以下独特优点：(1)无机械运动部件、可靠性高；(2)无泄漏、无排放，环境友好；(3)结构紧凑、易于小型化和微型化；(4)易维护、使用寿命长等。

在微电子、光电子器件的恒温和冷却、深空探测、国防军工、家电以及节能环保等许多领域都有非常广阔的应用前景。

温差发电模块(TM)作为RTG的核心部件，是利用半导体热电材料的塞贝克效应，将热能直接转化为电能的基本装置，主要包含半导体p-n热电元件、电极和陶瓷基底等部件。

输出功率和面积比功率作为温差发电模块的重要性能指标，主要受热电材料物理参数[1]、热电元件构型[2]、热/电接触特性[3]、负载和工作温差等因素的影响。

碲化铋基(Bi2Te3-based)材料是目前低温条件下(573 K以下)使用的最佳热电材料[4]，是由VA、VIA族元素组成的金属间化合物。

其结构沿C轴方向可视为六面体准层状，如图1所示。

在该结构的同一层上，具有相同的原子种类，层与层之间呈-Te-Bi-Te-Bi-Te-的原子排列方式。

Sb2Te3基热电材料简介--李特

Sb2Te3基热电材料简介学院：理学院专业：光信息科学与技术姓名：李特学号： 0836005前言材料的热电效应(又称温差电效应)，是电能与热能之间的相互耦合转换，从发现热电现象至今己有近200年的历史，然而真正将这一现象发展为有实用意义的能量转换技术与装置则是在20世纪50年代。

热电材料(又称温差电材料)是将热能和电能进行转换的功能材料，在热电发电和制冷、恒温控制与温度测量等领域都有极为广阔的应用前景。

利用热电材料制成热电器件能够实现“热．电”的直接转换。

热电器件具有很多独特的优点，如结构紧凑、没有运动部件、工作无噪声、无污染、安全不失效等，在少数尖端科技领域己经获得了成功的应用。

近年来，随着计算机技术、航天技术、微电子技术、超导技术的发展，能源与环境危机的加剧，迫切需要小型、静态且能固定安装的寿命长的制冷装置和温差发电装置。

与此同时，热电理论的发展和对热电材料实际应用研究的不断深入，热电学研究显示出了更为广泛的应用前景和发展潜力。

热电转换技术是利用半导体材料的Seebeck效应将热能转换成电能的一种新的能源转换和发电技术。

因此，热电转换技术作为一种新型的、环境友好型能源转换技术，由于其可望广泛应用于大量而分散存在的低密度热能(如太阳热、垃圾燃烧余热、工厂排热、以及汽车尾气排热等)的热电发电，而引起世界各国特别是发达国家的高度重视。

一、热电学的基本理论热电效应是由温差引起的电效应和电流引起的可逆热效应的总称。

包括Seekbeck效应、Peltier效应和Thomson效应。

1823年，Thomas Seebeck首次发现了金属的热电效应，也称作Seebeck效应，从而开始了人类对热电材料的研究和应用。

1.1 Seebeck效应早在1821年，德国科学家Seebeck发现在锑和铜两种材料组成的回路中，当两个接点处于不同温度时，回路中便有电流流过。

产生这种电流的电动势称为温差电动势，这种现象称为赛贝克效应(Seebeckeffect)，简单的讲就是通过材料的Seebeck效应将热能直接转变为电能。

Sb2Te3基热电薄膜的研究进展

第49卷第6期2021年6月硅酸盐学报Vol. 49，No. 6June，2021 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20200617Sb2Te3基热电薄膜的研究进展易文1,2，赵永杰1，王伯宇1，周志方2，李亮亮2，李静波1(1. 北京理工大学材料学院, 北京 100081；2. 清华大学材料学院，北京 100084)摘要：基于热电薄膜的微型热电器件在微区制冷、温差发电等领域具有广阔应用前景。

具有高功率因子、ZT值的热电薄膜对微型热电器件的性能至关重要。

Sb2Te3基材料是室温下性能优异的p型热电材料。

然而，目前Sb2Te3基薄膜的热电性能仍然不能满足实际应用的需求。

简述了热电材料研究的相关背景，介绍了Sb2Te3的晶体结构，概述了Sb2Te3基薄膜的常用制备技术，从提高功率因子和降低热导率2方面综述了提高Sb2Te3基薄膜热电性能的方法。

重点介绍了材料组织、微观结构与热电性能的关系，即缺陷、择优取向、纳米颗粒、超晶格、有机无机杂化等对Sb2Te3基薄膜热电性能的影响。

此外，对Sb2Te3基热电薄膜的发展方向予以展望。

关键词：热电薄膜；碲化锑；热电性能；功率因子；热导率中图分类号：TB34 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2021)06–1111–14网络出版时间：2021-04-06Research Progress on Antimony Telluride Based Thermoelectric Thin FilmsYI Wen1,2, ZHAO Yongjie1, WANG Boyu1, ZHOU Zhifang2, Li Liangliang2, Li Jingbo1(1. School of Materials Science and Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;2. School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: Micro thermoelectric devices based on thermoelectric films have promising applications in various fields such as micro-zone refrigeration and power generation. Thermoelectric films with high power factor and large ZT values are critical materials in these devices. Sb2Te3-based materials are outstanding p-type thermoelectric materials at room temperature. However, the thermoelectric properties of Sb2Te3-based thin films cannot meet the requirement of practical applications. The research background of thermoelectric materials is briefly introduced, the crystal structure of Sb2Te3 is discussed, the preparation techniques of Sb2Te3-based thin films are outlined, and the methods of improving the power factor and reducing the thermal conductivity of Sb2Te3-based thin films are summarized. In particular, the effects of microstructure on thermoelectric properties are focused on to elucidate the mechanism of improving thermoelectric properties of the films, which includes defects, preferential orientation, nanoparticles, superlattice, organic-inorganic hybridization, and so on. In addition, the future research directions for Sb2Te3-based thermoelectric thin films are discussed.Keywords:thermoelectric thin film; antimony telluride; thermoelectric property; power factor; thermal conductivity当前，能源危机、全球变暖、环境污染等问题日益严重，因此，寻找资源丰富、环境友好的新能源材料，并实现能源的高效利用至关重要[1-3]。

半导体温差发电器teg无机材料

半导体温差发电器teg无机材料半导体温差发电器（TEG）无机材料的应用正日益受到人们的关注。

TEG是一种能够将温度差转化为电能的装置，通过利用半导体材料的热电效应来产生电能。

无机材料在TEG中的应用具有重要意义，因为它们可以提供更高的效能和更广泛的应用范围。

无机材料在TEG中的应用主要涉及两个方面：半导体材料和散热材料。

半导体材料是TEG的核心组成部分，它们在高温和低温区域之间形成温度差，从而产生电能。

常用的半导体材料包括硅(Si)、锗(Ge)和硒化铋(Bi2Te3)等。

这些材料具有良好的热电性能，能够在温差环境下产生较高的电压和电流。

在TEG中，散热材料的选择也至关重要。

散热材料可以帮助半导体材料有效地散热，从而提高TEG的效能。

常用的散热材料有铜(Cu)和铝(Al)等，它们具有良好的导热性能，能够快速将热量传递到外部环境中。

除了半导体材料和散热材料，TEG还需要其他辅助材料来保证其正常运行。

例如，电极材料用于连接半导体材料和外部电路，以便将产生的电能传输出来。

常用的电极材料包括银(Ag)和铜(Cu)等，它们具有良好的电导性能，能够有效地传输电能。

TEG的无机材料应用不仅可以用于能量回收和节能减排，还可以用于新能源领域的发展。

例如，TEG可以应用于汽车座椅和排气管等热源上，将废热转化为电能，提供给汽车电子设备使用，从而减少汽车的能量消耗。

此外，TEG还可以应用于航空航天领域，将飞机和航天器的废热转化为电能，减少对传统能源的依赖。

半导体温差发电器（TEG）无机材料的应用对于能源领域的发展具有重要意义。

通过选择合适的半导体材料、散热材料和辅助材料，可以提高TEG的效能和应用范围，实现能量回收和节能减排的目标。

这一技术的应用将为人类创造更加清洁和可持续的能源未来做出贡献。

Ag、Cu掺杂的Bi2Te3热电材料的制备及特性研究

Material Sciences 材料科学, 2021, 11(4), 350-359Published Online April 2021 in Hans. /journal/mshttps:///10.12677/ms.2021.114042Ag、Cu掺杂的Bi2Te3热电材料的制备及特性研究韩月，李梦轲*，张哲，姜珊，柳婕，刘阳，李旺，刘俊辽宁师范大学物理与电子技术学院，辽宁大连收稿日期：2021年3月13日；录用日期：2021年4月8日；发布日期：2021年4月16日摘要采用粉末热压烧结工艺制备了纯Bi2Te3及少量Ag、Cu元素掺杂的Bi2Te3片状热电材料。

利用XRD、SEM、EDS及热电特性实验分析设备，对不同热电样品的晶体结构、表面形貌、组成成份及热电特性进行了比较分析。

研究发现，适量的Ag、Cu元素掺杂确实可提升Bi2Te3材料的热电特性，相比Cu元素掺杂，Ag 掺杂的Bi2Te3样品热电特性改善最大。

在样品高温端温度为356 K条件下，掺杂Ag为0.1 wt%的样品Seebeck系数最大，约为−193.26 μV/K，ZT值也最大，约为1.04。

关键词Bi2Te3，掺杂，热电Preparation and Properties of Ag, Cu Doped Bi2Te3 Thermoelectric MaterialYue Han, Mengke Li*, Zhe Zhang, Shan Jiang, Jie Liu, Yang Liu, Wang Li, Jun LiuSchool of Physics and Electronic Technology, Liaoning Normal University, Dalian LiaoningReceived: Mar. 13th, 2021; accepted: Apr. 8th, 2021; published: Apr. 16th, 2021AbstractPure Bi2Te3 and the Ag and Cu doped Bi2Te3 sheet thermoelectric material samples with different mass percentage were prepared by powder hot-pressing sintering method. The crystal structure, *通讯作者。

硕士研究生学术报告心得体会

热电材料制备与性能研究讲座心得体会2011年11月，哈尔滨师范大学物理与电子工程学院主办了学术讲座，由曲秀荣老师主讲。

曲老师结合当前热电材料制备与性能的实际情况，饱含深情地向同学们分析了当前热电材料制备工作所面临的压力并介绍热电材料制备的发展历史以及热电材料制备前景的相关问题。

曲老师的报告受到了全体同学的热烈欢迎，通过此报告，使每位同学对当前的会计工作环境有了清醒的认识。

报告主要是围绕热电材料的研究背景热电材料的应用展开，就热电材料研究现状，曲老师即将开展的研究内容等问题展开了介绍。

一、热电材料的研究背景1.热电材料受到前所未有的关注2.能源问题推动了热电材料的研究能源短缺，环境污染，温室效应。

二、热电材料的应用绿色能源：体积小，重量轻，结构简单，坚固耐用，无需运动部件，无磨损，无噪音，无污染。

1. 什么是热电材料热电材料（也称温差电材料，thermoelectric materials）是一种利用固体内部载流子运动，实现热能和电能直接相互转换的功能材料。

☆什么是热电效应热电效应是电流引起的可逆热效应和温差引起的电效应的总称，包括Seebeck效应、Peltier效应和Thomson效应。

Seebeck效应1823年，德国人Seebeck首先发现当两种不同导体构成闭合回路时，如果两个接点的温度不同，则两接点间有电动势产生，且在回路中有电流通过，即温差电现象或Seebeck效应。

(2)Peltier效应1834年，法国钟表匠Pletier发现了Seebeck效应的逆效应，即电流通过两个不同导体形成的接点时，接点处会发生放热或吸热现象，称为Peltier效应。

热点转换效率2. 热电材料研究和应用的瓶颈提高热电优值ZT的困难在于热电材料自身的Seebeck系数、电导率和热导率不是相互独立的，而是都取决于材料的电子结构以及载流子的传输特性。

例如，当通过提高载流子浓度和载流子迁移率来提高电导率时，不仅会增大载流子对热传导的贡献，造成热导率增大，而且往往会降低Seebeck系数。

温差发电实验总结

温差发电实验总结
温差发电（也称为“TGD”）是一项74年来尚未普及的可再生能源技术。

温差发电以温差为基础，通过控制热量流动来产生电能。

根据该技术已经有效地将温度差异转化为可以给其他装置供电的能量。

它证明了在温度差额较大的情况下，电力可以得到有效地利用。

最近，为了探索温差发电的可行性，我们做了一些实验。

实验的主要目的是通过对温差的控制来产生电能。

我们使用的实验设备由两个具有不同温度的容器组成，它们分别为热容器和冷容器。

我们让容器中的温度逐渐升高，然后通过容器中的系统使热量从热容器流入冷容器。

实验结果表明，当温差越大时，流动的热量就越大，从而产生的电能也就越大。

从实验结果来看，温差发电确实是一种有效的可再生能源技术。

它没有污染，可以以低成本进行可持续的能源生产。

此外，它的可靠性也得到证实。

虽然我们的实验表明温差发电是可行的，但这项技术仍需要进一步的发展。

比如，目前最大的问题是节能。

目前，温差发电只能在有温差时产生电能，而没有温差时，电能产生率会降低很多。

因此，有必要开发更有效的方法来重新利用温差发电中的热能，以提高其节能性。

此外，在应用温差发电技术时，还需要考虑其在不同地理环境中的可行性。

然而，这种技术在地理环境变化的影响仍不清楚，我们还不知道各种自然状况会对温差发电的可行性产生多大的影响。

综上所述，温差发电是一种可行的可再生能源技术，但它在实际应用中仍面临着一些挑战和困难。

我们期望未来的研究能够解决这些问题，使温差发电能够发挥出更大的潜力，为我们提供持久而可靠的可再生能源。

温差发电总结

篇一：低温差发电的原理与应用低温差发电的原理与应用1 温差发电的基本原理温差电效应是德国科学家塞贝克于1821年首先发现的，人们称之为塞贝克 (seebeck)效应，即两种不同的金属构成闭合回路，当两个接头存在温差时，回路中将产生电流，这一效应为温差发电技术奠定了基础。

如图1所示，a、b 两种不同导体构成的回路，如果两个结点所处的温度不同(t1和t2不等)，回路中就会有电动势存在，这便是温差发电技术的理论基础。

当结点间的温度差在一定范围内，存在如下关系：式中：--回路产生的电势； --所用两种导体材料的相对塞贝克系数。

用于低温(3000c 以下)的bi2te3 及其固溶体合金，应该保证室温(300k)下的热电材料的zt>3。

热电转换材料领域现已取得重要的进展，包括绝缘层和导电层交叉分层、特定层的电荷与自旋态的优化设计和结构钠米化等，现在已经把热电材料的zt提高到接近3。

自1821年seebeck 发现塞贝克效应以来，国外对温差发电进行了大量的研究，1947年，第一台温差发电器问世，效率仅为 1.5％。

1953年，loffe院士研究小组成功研制出利用煤油灯、拖拉机热量作热源的温差发电装置，在用电困难地区作小功率电源之用。

到2o世纪60年代末，前苏联先后制造了1000多个放射性同位素温差发电器(rtg)，广泛用于卫星电源、灯塔和导航标识，其平均使用寿命超过10年，可稳定提供7～30v，80w的功率。

美国也不甘落后，其开发的rtg 输出功率为2.7～3o0w，最长工作时间已超3o年。

1961年6月美国snap一3a能源系统投入使用，输出功率为2.7w，发电效率5.1％。

1977年发射的木星、土星探测器上使用的rtg，输出功率已达到 155w。

20世纪80年代初，美同又完成500～1000w军用温差发电机的研制，并于8o年代末正式进入部队装备。

近年来，对低品位热源的利用成为温差发电技术研究的大方向。

Bi2Te3系热点效应的研究

• The total thermal conductivity consists of a lattice thermal conductivity kland a contribution of mobile charge carriers,kc Usually,can be estimated by the Wiedemann-Franz law kel LT / whereL=1.5*10-8V2/K2 is the Lorentz number, which is obtained from fitting the Seebeck data to the reduced chemical potential,T is the temperature in Kelvin.
• EXPERIMENTAL PROCEDURES • a-SiO2 is a kind of insulator that has a very low thermal conductivity, and the incorporation of a-SiO2nanoparticles into BSTmatrix is expected to form heterojunction potentials, which could be beneficial to enhancing both phonon scattering and selective carrier scattering. • These powders were subjected to ball milling process with the compositions of (Bi2Te3)0.2(Sb2Te3)0.8(BST) and blended with a volume fractionf (f=0, 0.55, 1.10, 2.20vol. %) of commercial amorphous SiO2 (a-SiO2) nanoparticles

温差发电材料

温差发电材料温差发电技术是一种利用温差产生电能的新型能源技术，其应用领域广泛，可以用于家庭、工业、农业等多个领域。

而温差发电材料作为温差发电技术的核心，对于温差发电的效率和稳定性起着至关重要的作用。

本文将介绍温差发电材料的相关知识和发展现状。

首先，温差发电材料需要具备良好的热电性能。

热电材料的热电性能是指材料在温差作用下产生的电压和电流，其大小与材料的热导率和电导率有关。

因此，优秀的温差发电材料应该具有较高的热电转换效率，即在温差作用下能够产生较大的电能输出。

目前，常见的温差发电材料包括铋锑系化合物、硫化铋、硒化铋等，它们在温差发电领域具有较好的应用前景。

其次，温差发电材料还需要具备良好的稳定性和耐久性。

在实际应用中，温差发电材料需要能够长时间稳定地工作，不受外界环境的影响。

因此，材料的稳定性和耐久性是评价其性能优劣的重要指标之一。

目前，一些新型的热电材料如氧化物热电材料和纳米结构热电材料等，具有较好的稳定性和耐久性，正在成为温差发电材料研究的热点。

此外，温差发电材料还需要具备良好的环保性能。

随着人们对环境保护意识的增强，对于温差发电材料的环保性能要求也越来越高。

优秀的温差发电材料应该是无毒、无污染的，且在生产过程中能够减少对环境的影响。

因此，绿色环保的温差发电材料将是未来的发展方向，对于材料的选择和研发提出了更高的要求。

综上所述，温差发电材料作为温差发电技术的核心，对于温差发电的效率、稳定性和环保性起着至关重要的作用。

目前，随着材料科学和能源技术的不断发展，温差发电材料的研究也在不断取得新的突破，为温差发电技术的应用提供了更多的可能性。

相信随着科技的不断进步，温差发电技术将会成为未来新能源领域的重要发展方向，而温差发电材料的研究和应用也将迎来更加广阔的发展空间。

北京科技大学科技成果——温差发电和电子制冷的高性能碲化铋热电材料

北京科技大学科技成果——温差发电和电子制冷的高性能碲化铋热电材料北京科技大学科技成果——温差发电和电子制冷的高性能碲化铋热电材料项目简介热电材料是一种能将电能和热能进行相互转化的半导体材料，通过Seebeck效应可以将废热转化成电能，又可以利用其Peltier效应实现电子制冷。

本项目主要对低温区碲化铋（Bi2Te3）热电材料进行了开发研究，属于能源材料领域。

材料应用的性能指标主要用材料的ZT值来衡量，材料的ZT值达到2-3，其发电功率和制冷效率即可以取代传统的发电和制冷设备。

与现有的能源发电和氟利昂制冷相比，热电设备（发电和制冷）具有无振动、无噪音、无泄漏、体积小、重量轻、对环境无任何污染等优点。

目前碲化铋（Bi2T e3）的ZT值徘徊在1左右，根据经典物理计算得知ZT值上限约为20，热电材料的发展空间巨大。

由于碲化铋（Bi2Te3）材料特殊的层片状晶体结构，热电性能和力学性能是相互竞争的两个矛盾因素。

本项目主要提供碲化铋（Bi2Te3）热电材料及机械合金化和放电等离子烧结技术，材料的ZT值大于1，显微硬度、抗弯强度和断裂韧性等力学性能良好。

材料制备方法简单、时间短、适用于工业大规模生产。

目前授权和申请的发明专利有：（1）一种纳米SiC/Bi2Te3基热电材料的制备方法，ZL200510130794.4；（2）一种提高N型多晶Bi2Te3热电性能的热处理方法，申请号：200710175304.1；（3）一种细晶择优取向Bi2Te3热电材料的制备方法，申请号：200710175308.X。

应用范围温差发电的应用领域也十分广泛，如利用工厂废热发电、地热发电、汽车发动机废热发电等。

热电制冷的应用领域也十分广泛，如电子技术上的计算机CPU、光电倍增管、红外探测器、光敏器件、功率器件等；医疗器械上的实时荧光定量PCR仪、呼吸机气泵、Nd-YAG 激光手术器等；民用上的无环境污染（氟利昂）的制冷冰箱、汽车制冷坐垫、饮水机制冷等。

P型Bi2Te3基温差电材料性能研究

选择ｘ１，１，１，１８．时制备材料棒，＝．２．４．６．，２０
料的孔隙中，填入某些尺寸合适、质量较大
量＿
的原子，由于原子可以在笼状孔隙内振颤，
从而可以大大地提高材料的声子散射作用，也会实现声子热导率的降低。
～
由表２以看出，赝三元Ｐ材料在Ｘ１４可型为．
２０，可以获得较高性能。图２．时是赝三元Ｐ型
材料在室温时的功率因子随过量ｒ的变化图。ｒｅ
从图中可以看出，随着过量Ｔ的增加功率ｅ
～
分析与讨论
赝二元Ｐ型材料与赝三元Ｐ材料功率型因子的比较
选择Ｘ０５制备赝二元ＰＢｉＳ２Ｔ＝．２ — ｂ＿ｅ材ｘ３
Ｏ５时，可以获得较高性能。图１赝二元Ｐ．２是
型材料在室温时的功率因子随Ｂｉｅ含量的变Ｔ
Ｓ．２
Ｓ
０１ｅ．６Ｖ），形成固溶体的带隙就要降低，特
别富Ｓｅ固溶体情况下，带隙降低更厉害。ｂＴ
因而易发生双极扩散作用，可使材料优值降
１Ｚ
麟
＝．ｌ４ＪＩ
４．２
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Ｉ制造与测试ｌｎｆｃｎＭａｕａｔｇ＆Ｔｓｅｔ

温差发电技术研究综述

科技与创新┃Science and Technology&Innovation2020年第10期文章编号：2095－6835（2020）10－0094－02温差发电技术研究综述霍蒙，吴舸，袁宏，杨红发，熊思勇，张智峰（中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川成都610041）摘要：温差发电技术利用热电半导体材料的温差电效应将热能直接转换为电能，具有寿命长、结构紧凑、可靠性高等优点，尤其适用于空间或深海装置能量转换等特殊工况。

概括介绍了温差发电的基本原理和主要技术途径，分析了热电材料和发电器件两项关键技术发展现状，并在此基础上对未来发展进行了展望。

关键词：温差发电；技术途径；热电材料；发电器件中图分类号：TM913文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.10.040温差发电技术，又称热电发热技术，它利用热电半导体材料的温差电效应——赛贝克（Seebeck）效应，将热能直接转换为电能。

热电半导体利用塞贝克效应实现温差发电原理如图1所示。

N型半导体和P型半导体上端通过导流片连接，下端则由闭合电路连接。

对其上端加热，另一端散热，在温度梯度下半导体冷热两端载流子分布发生变化，由N 型半导体和P型半导体组成的回路中由于有温差电动势存在而产生电流。

将类似结构进行组合，即可构成成规模的温差发电装置。

由于温差发电装置一般没有运动部件，使用维护需求低，与太阳能发电、化学电池、燃料电池等相比功率比较高，尤其适用于空间或深海装置能量转换。

在20世纪30年代以后，随着热电材料和温差电器件的发展，温差发电技术也迎来了飞速发展。

图1温差发电原理示意图1温差发电主要技术途径根据所使用热能来源或应用场景的不同，目前温差发电主要分为同位素温差发电、核反应堆温差发电、烃燃料温差发电、工业废热发电以及太阳能光电-热电复合发电等技术途径。

同位素温差电池（RTG）是以放射性同位素为热源的能量转化装置。

热电材料与温差发电器

➢ m RL Ri 旳取值
➢ 热电优值
单一热电材料旳优值Z：
α 赛贝克系数
2 2
Z

Z值有量纲，单位为K-1.
σ 电导率
k 热导率
评价某一热电材料旳质量原则
Z 值越高，材料性能越好
很好旳热电材料必须具有较大旳Seebeck系数和电导率，同步应有较小旳热导率
➢ 无量纲ZT值

2T 2
温差发电器
❖ 温差发电器旳构成：
热源
温差电
组件
冷源
(散热器)
外壳
整个发电器中要使热源、温差电组件、散热器之间相互电绝缘，在热路上
同步要确保有最小旳热阻；
根据热源旳类型和所能到达旳最高温度选择合适旳温差电材料与组件；
根据温差发电器旳应用环境和其他条件选择合适旳冷端散热方式；
温差发电器旳整体应具有一定旳机械强度，应具有较高旳抗冲击振动能力；
燃料燃烧、放射性同位素温差发电、核反应堆温差发电、工业余热、汽车
余热）
❖ 热电材料及器件旳特点：
➢ 无运动部件（除了电子、空穴和晶格振动或者说是声子旳运动以外就没有
部件旳运动）；
➢ 无流体介质（如冰箱里用氟利昂作为介质）；
➢ 无噪声无污染；
➢ 无磨损免维护；
➢ 热电转化效率偏低，不到10%；
要想让热电器件广泛应用于商业，热电材料旳ZT值必须接近于3
在800℃；
采用了热源中心型温差电元件分列式构造；
图 GPHS-RTG旳构造
1-热源支撑件,2-冷却管,3-气体控制构件,4-铝
外壳构件,5-通用热源(GPHS),6-主动冷却系统
集管,7-压力释放器件,8-RTG安装法兰,9-多层

《SnTe-In2Te3体系热电材料的制备与性能研究》

《SnTe-In2Te3体系热电材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着能源危机和环境污染问题的日益严重，热电材料因其能够直接将热能转换为电能或从电能中提取热能而备受关注。

SnTe 和In2Te3是热电材料中常见的体系，其结合能显著提升热电性能。

本文以SnTe-In2Te3体系热电材料为研究对象，详细探讨其制备方法、微观结构以及性能特点。

二、材料制备1. 材料选择与配比本实验选择SnTe和In2Te3为主要原料，通过调整两者的配比，制备出不同成分比例的SnTe-In2Te3体系热电材料。

2. 制备方法采用固相反应法，将原料按一定比例混合后，在高温下进行烧结，得到SnTe-In2Te3体系热电材料。

三、材料表征与性能分析1. 微观结构分析采用X射线衍射（XRD）技术对制备出的SnTe-In2Te3体系热电材料进行物相分析，了解其晶体结构。

通过扫描电子显微镜（SEM）观察材料的微观形貌，分析材料的颗粒大小及分布情况。

2. 热电性能测试采用Seebeck系数和电导率测试仪对材料的热电性能进行测试。

通过测量材料的Seebeck系数和电导率，计算得到材料的功率因子。

此外，还测试了材料的热导率，以全面评估其热电性能。

四、结果与讨论1. 微观结构分析结果XRD分析结果表明，SnTe和In2Te3在烧结过程中发生了固相反应，生成了新的物相。

SEM观察结果显示，材料颗粒分布均匀，无明显团聚现象。

2. 热电性能分析结果实验结果表明，随着SnTe和In2Te3成分比例的调整，材料的热电性能发生了显著变化。

当SnTe与In2Te3的比例达到某一值时，材料的功率因子达到最大值。

此外，材料的热导率也随着成分比例的变化而发生变化。

3. 性能优化与讨论通过对SnTe-In2Te3体系热电材料的成分比例进行优化，可以显著提高其热电性能。

这可能与材料的晶体结构、电子能带结构以及载流子传输特性等因素有关。

此外，材料的微观结构对其热电性能也有重要影响，如颗粒大小、分布以及界面结构等。

热电偶温差特性研究报告心得体会

热电偶温差特性研究报告心得体会温差电偶是一种在温度变化时会产生热电势，从而可以显示温差的仪器。

如果没有使用到该设备，那么它将不会发挥任何作用；但当其被使用之后，它所能够起到的效益则是无法估量的！所以说了解温差电偶还是很重要的，尤其是对于刚接触温差电偶实验的同学来说更加需要了解和掌握相关知识。

为此我做出了以下几点总结：1.测试方法首先要注意好，测量探头必须要与电偶丝表面紧密接触，然后再进行调零，否则得到的数据也只是一个理论值罢了，并且还有误差。

2.选择合适的温差电偶丝。

常见的温差电偶丝有铂铑10-铂、铂铑30-铂、铂铑10-铂等三种类型，每种类型都有各自的优缺点，应根据实际情况去选取合适的温差电偶丝。

3.使用正确的测量方式。

在使用温差电偶时，不仅要保证测量探头与电偶丝充分接触，而且还要让两者间隔一定距离，因为若是不留空隙地直接放置在电偶丝上，会导致读数不准确或者数据存在较大偏差。

4.热电偶的安装位置。

热电偶的两端要保持水平，如果出现倾斜的话，会导致温差电偶输出信号的波动，影响实验结果的准确性。

5.保护套管的选择。

由于探头外部环境复杂多样，故而热电偶探头都带有保护套管，这样可以避免探头受损。

6.测量完毕后，及时清洗电极。

如果电偶探头长期暴露在空气中，那么会积聚灰尘，造成电偶短路甚至烧毁。

这次我们主要研究的内容就是热电偶的温差特性，具体操作步骤如下：1．使用万用表检查热电偶的电阻。

首先打开电源，然后将万用表置于 R×1k 档（即毫欧档），然后用两表笔分别接热电偶的两端，若阻值小于200kω，则说明热电偶正常。

如果阻值太高或者太低，那么则需要修改一下热电偶的接线，例如把两支表笔互换一下。

2．使用热电偶进行测量。

首先使用万用表检查热电偶的电阻，然后按照测量的步骤依次连接热电偶，接着记录温差电偶的初始温度，随后测量电偶丝与测量探头之间的温差，并计算出电偶丝温度的变化率。

通过本次实验，我对热电偶的工作原理有了更深刻的认识，同时也巩固了我对温差电偶的基础知识。

Bi2Te3掺杂p型温差电材料的电化学制备、表征及沉积机理研究的开题报告

Bi2Te3掺杂p型温差电材料的电化学制备、表征及
沉积机理研究的开题报告
一、研究背景
温差发电技术是一种能够直接将热能转化为电能的新能源技术，具有环保、可再生、低噪音等优点，在智能穿戴、医疗健康、物联网、远程监测等领域有广泛应用前景。

然而目前的温差电材料效率低、生产成本高、耐用性差等问题制约了其工业化应用。

Bi2Te3是温差电材料中最为广泛使用的材料之一，但其p型掺杂剂常采用的Sb、In等元素不但成本高，而且在工业生产过程中会带来环境污染问题，因此探究能够替代这些元素掺杂Bi2Te3的p型掺杂剂材料，具有重要的科学意义和应用价值。

二、研究内容
本研究拟采用电化学方法合成Bi2Te3掺杂p型材料，并探究其沉积机理。

具体包括以下研究内容：
1.电化学制备Bi2Te3掺杂p型材料
采用常规的阴阳极沉积技术，在电解液中加入掺杂剂金属物质，通过控制电解液的浓度、温度、pH值、电流密度等控制参数，制备优质的Bi2Te3掺杂p型材料，并对其微观结构、晶体结构、热电性能等进行表征。

2.探究掺杂机理
通过测量电化学沉积过程中电流密度、工作电压、电极表面形貌等参数，建立掺杂剂金属物质与Bi2Te3之间的沉积机理模型，研究掺杂剂对Bi2Te3热电性能的影响机理。

3.探究工艺参数对热电性能的影响
通过控制沉积过程中的电流密度、电解液浓度、温度、pH值等工艺参数，系统研究这些工艺参数对Bi2Te3掺杂p型材料热电性能的影响规律。

三、研究意义
本研究将探究新型掺杂剂对温差电材料Bi2Te3热电性能的影响规律，为制备高效、环保、低成本、高稳定性的温差电材料提供新思路、新方法。

同时对电化学沉积方法的优化和控制，也有重要的理论与实践意义。

关于温差电材料Bi2Te3的一些性质总结

关于温差电材料Bi2Te3的一些性质总结
关于温差电材料Bi2Te3的一些性质总结
Bi2Te3是由V、VI族元素构成的化合物，它的熔点为585℃，相对较低。

Bi2T e3材料的热学性质己由Bolin等人测定。

由于Bi2Te3中绝大多数掺杂原子都能在能带中形成接近于导带底的受主能级，因此，在较低温区电导率呈现与温度无关的特征。

当温度达到400K附近，电导率达到极小值，之后，由于本征激发显著，电导率随温度的升高而增大。

Bi2Te3化合物是20世纪50年代发现的热电优值最高的材料。

它的发现使热电制冷的实际应用成为现实，起到了开创性作用，促进了后续的系统研究。

其后，人们在Bi2Te3化合物的基础上，进一步研究开发热电优值更高的Bi2T e3为基本材料的固溶体合金。

目前，这些固溶体合金已在实际应用中基本取代了Bi2Te3化合物材料。

Bi2Te3及其固溶体合金是目前热电优值最高的材料，其最大值处于300K左右，因此特别适合室温附近的应用，尤其是室温下的制冷。

总结其材料特性，可以看出，这类材料具有如下特征；
(l)化学稳定性较好的化合物中相对分子质量最大；
(2)熔点较低；
(3)化学键虽有离子键成分，但以其价键为主；
(4)通过形成固溶体合金可以进一步提高热电优值，其重要原因是热导率的明显降低。

温差发电材料

温差发电材料温差发电材料是指利用温度差异产生的电力的材料。

温差发电的基本原理是通过将两个温度不同的物体放置在不同的热环境中，从而产生电流。

这是一种非常环保的发电方式，因为它不需要燃烧任何化石燃料。

现代温差发电技术基于热电效应，这意味着一些材料会在温度变化时产生电势差。

这是由材料本身的一些特性引起的，比如热传导率和导电率。

朗缪尔定律描述了热电效应可以转换成电势差的方法，从而产生电流。

温差发电材料的种类非常多，其中最常见的是锗、硅和碲。

这些材料可以被用于制造温差发电器件，这些器件可以将温度差转换成电能。

一些温差发电器件可以将20摄氏度的温差转换成1V的电压。

这意味着即使是非常小的温差也可以产生一定的电能。

温差发电技术的应用非常广泛，可以用于发电设备的无源控制、测量仪器的电源、电子设备的电源等方面。

此外，温差发电技术还可以被用于传感器和微处理器的能量供应，从而延长其使用寿命。

更重要的是，温差发电技术的环保特性使其可以在未来的能源供应中发挥重要作用。

锗是一种典型的温差发电材料，因为它具有较高的热电性能和热电系数。

研究显示，锗可以用于温差发电器的元件制造。

此外，锗还可以被用于太阳能电池板的制造，用于能量的收集和存储。

碲是另一种常见的温差发电材料，它的热电效应非常强。

碲具有比锗更好的热电性能，并且可以承受更高的电压和电流。

因此，它被广泛用于温差发电器件的制造。

此外，碲还可以被用于半导体中，这对于制造高性能计算机时非常有用。

总的来说，温差发电技术具有极高的潜在应用前景。

由于温差发电器件具有非常高的性能和可靠性，它们可以在未来的电力系统和电子设备中大量出现。

在未来，温差发电技术有可能成为主要的、可持续的能源来源。

Bi2Te3基温差发电组件的热应力和结构参数选择

Bi2Te3基温差发电组件的热应力和结构参数选择张晓丹;杜群贵;蒋新强;高俊岭【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2011(035)004【摘要】The output power and conversion efficiency of thermoelectric modules are mainly determined by the mateffal properties. in the practical applications, due to the influence of the harsh environment, the mechanical properties of TEMs should also be considered. The density and strength of Bi2Te3-based thermoelectric materials prepared by hot press was improved, which solved the problem that Bi2Te3-based thermoelectric materials prepared by zone melting process always damaged along the direction parallel to the crystal growtth. By analyzing the possibilities of damage along cleavage-plane of the Bi2Te3 based thermoelectric materials, and by optimizing the structure parameters, a TEM with better mechanical performance could be obtained. Thus, a direction for improving thermal stress of TEMs was given.%温差电材料性能决定了温差发电组件(TEM)的发电功率及转换效率,而在使用过程中由于环境因素的影响,对其机械性能也提出了一定的要求.热压法制备的Bi2Te3基温差电材料密度和强度均有提高,缓解了区熔法制备的Bi2Te3基温差电材料在平行于晶体方向上易发生解理破坏的问题,但还不能完全避免.通过分析Bi2Te3基温差电材料沿解理面破坏的可能性,优化其结构尺寸,得到了机械性能更好的温差发电组件,为改善温差电组件热应力指明了方向.【总页数】4页(P422-425)【作者】张晓丹;杜群贵;蒋新强;高俊岭【作者单位】华南理工大学,机械与汽车工程学院,广东,广州,510641;华南理工大学,机械与汽车工程学院,广东,广州,510641;华南理工大学,机械与汽车工程学院,广东,广州,510641;华南理工大学,机械与汽车工程学院,广东,广州,510641【正文语种】中文【中图分类】TM913【相关文献】1.电化学制备Bi2Te3纳米线用于微型温差发电器 [J], 贾法龙;王为;黄庆华;朱静2.菲涅耳聚光下半导体温差发电组件性能研究∗ [J], 许强强;季旭;李明;刘佳星;李海丽3.基于微热管阵列的太阳能温差发电组件效率影响因素分析 [J], 王立舒;杨孟铖;李莹;张旭;任家驹;包明轩4.热压法制备P型Bi2Te3基温差电材料研究 [J], 葛晓丽; 杨文昭; 张丽丽5.Bi2Te3基可穿戴温差发电器件的制备及性能 [J], 沈紫嫣;范武升;刘方诚;张奇;刘锋;朱铁军;赵新兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。