半导体太阳能发电及温差发电的效率
温差发电技术及其一些应用
温差发电技术及其一些应用来源：能源技术2009-5-121 温差发电的原理温差发电是利用两种连接起来的导电体或者半导体的塞贝克效应（Seebeck Effect），将热能转换成电能的一种技术。
由两种不同类型的半导体构成的回路如图1，当装置的一端处于高温状态另一端置于低温状态下，就会在回路中形成电动势：ε = αs （T1-T2）（1）式中：T1为低温度端温度，K；T2为高温端温度，K；αs为所用热电转换材料的塞贝克系数，V/K。
图1 温差发电原理图（点击图片放大）在应用时多个PN结串联起来，构成一个热电转换模块（见图2），目前已有产品面市。
例如图3为Hi-z公司生产的热电转换模块系列，该模块系列能在-20℃到300℃的温度范围内有效地进行热电转换，输出功率为2.5~19W，负载电压为1.65~3.30V。
图2 热电模块结构示意图（点击图片放大）图3 Hi-z生产的热电转换模块系列（点击图片放大）2 热电材料的研究进展热电转换模块转换的效率很大程度上决定于其组成材料的性能，温差发电的电动势不但取决于材料的塞贝克系数α，而且和高低温端间的温差△T和有关，s从而与材料的导热有关，另外输出电流还与材料的导电率有关，所以常用热电转换材料的优值Z评价材料的热电性能：Z=（αs）2σ/λ （2）式中：αs为塞贝克系数，σ为电导率，λ为热导率。
Z的量纲为K-1，研究分析中优值又常采用优值Z和工作温度T的无量纲ZT 表征。
提高材料的优值是研究开发高效热电转换材料的主要方向，通常有以下几种途径：①选择最佳载流子度；②提高载流子迁移率与晶格热导率的比；③改变晶体取向；④改变颗粒尺度使颗粒间既能导电同时声子散射又比较显著，促使颗粒定向分布；⑤选择最佳的工作温度及材料的禁带宽度。
已有的研究资料表明，在室温下热电转换材料的优值只要能大于3，热电效率就可以达到令人较满意的水平并可以推广应用。
目前热电材料的研究主要集中在以下几个方面。
半导体发电原理
半导体发电原理
半导体发电原理是利用半导体材料的特性，在光照、热等外界因素的作用下产生电能的现象。
其工作原理可以分为光伏效应和热电效应两种。
光伏效应是指在半导体材料中，当光线照射到材料表面时，光子能量被半导体吸收，使得近导带中的电子被激发到远离导带的价带中，形成电子-空穴对。
这些自由电子和空穴在半导体内部运动时，可以通过电场力的作用被收集，从而形成电流。
这就是光伏效应产生的原理。
热电效应是指当温度梯度存在于半导体材料中时，材料中的热运动的电子也会受到导带和价带的能级结构所约束，在温度梯度的作用下，电子会沿着电场方向进行扩散。
这样产生的电流被称为热电流。
热电效应产生的原理与材料内部的自由电子的热运动有关。
在半导体材料中，通常使用硅(Si)和锗(Ge)等材料作为光伏器件的基础材料。
这些材料经过特殊的处理和掺杂，形成PN结构，通过引入不同的掺杂材料，可以得到不同的电子-空穴激发、传导和收集机制，从而实现更高的转化效率。
半导体发电技术具有可靠性高、环保、稳定性好等优点，被广泛应用于太阳能电池、热电堆、热电发电机等领域。
随着科技的不断进步，半导体发电技术也在不断发展和完善，为可再生能源领域的发展做出了重要贡献。
温差发电技术与参数
温差发电是一种合理利用余热、太阳能、地热等低品位能源转换成为电能的有效方式。
温差发电具有结构简单，坚固耐用，无运动部件，无噪音等特点。
目前在国外已广泛研究。
使用普通化石燃料作热源以形成温差发电器的实用系统首推美国专为野外使用而发展的军用电源。
它们以各类军队常用的燃油燃烧产生的热量为热源转换为供给战场、尤其是前沿阵地各种电器设备的电能。
由于在这些环境中低噪声、能快速启动、能长期连续工作、易携带、维护方便、后勤保障便利等是使用方首要的考虑，在这些方面，温差电转换发电器大大优于常用的内燃式驱动发电机和化学蓄电池。
1988年美国生产了一种外型尺寸为41.2cmX42.2cmX27.3cm的燃烧式温差发电器,该设备的发电元件由120对热电偶组成,可使用多种军用燃油,一次装载后连续工作12小时,产生13.1V直流电压,向负载提供120W的电功率。
2温差电技术的应用随着环保意识的加强以及对传统能源未来匮缺的担心，充分利用余热发电的技术手段日益受到关注。
2003年黎巴嫩大学的学者将温差电发电器的热端与该国的一种做饭用的火炉外壁连接，冷端置于空气中，利用炉壁的高温与环境的温差来发电。
其实验中所使用的温差电元件即产自中国，因为中国的元件性价比最高，该设备实验中单片元件可产生4W的电功率。
中国目前已成为世界上最大的温差电元件生产出口国，这为我国未来温差电的广泛应用打下了坚实的基础。
2.2太阳能和地热能热源太阳能和地热能是新能源体系的主要组成部分，它们无污染，而且可以认为是无匮缺的长期资源。
太阳能利用最为方便的形式是集热，通过集热后产生的温差即可用于发电。
2004年泰国学者通过利用置于屋顶的铜板吸收太阳能集热升温与环境之间的温差发电带动轴流风机引导屋顶空气自然对流从而达到给屋顶降温的效果。
2.3放射性同位素热源对于需要长时间不间断供电而且无须人工维护的应用，温差电转换发电是一种较为理想的选择。
所剩下的主要问题就是要寻找一个同样是体积小、寿命长的相应热源。
温差发电片的应用领域
(200-温差发电片、温差发电机、半导体温差发电技术专利资料1、半导体温差发电装置的研制温差发电是一种绿色环保的能源技术。
这种全固态能量转换方式无噪音、 无磨损、无污染物排放、体积小、重量轻、携带方便、使用寿命长、无需人工 维护。
基于上述优点，该项技术在国外已广泛应用于航天和军事等领域。
我国 的温差电研究在致冷方面的应用比较成熟，而在发电方面的进展相对缓慢。
本 文基于塞贝克效应设计了一种在实验室中实现的低温差的发电实验，对比实验 中不同温差、不同冷却情况的输出电能，给出单个发电模块和两个发电模块串 联的输出电压与温差对应关系，简化计算了功率输出状况，指出单个发电组件 的模 共 50 页2、半导体温差发电模块热分析与优化设计对半导体温差发电模块的实际传热模型进行了分析，得到了模型中的内、 外热阻分布情况，特别对接触热阻对模块的影响进行了分析。
对模块稳态和非 稳态温差发电过程进行了热分析，得出了稳态发电过程中电偶臂内的温度分布 和非稳态发电过程中电偶臂内的温度和温差电流随时间的变化，并分析了内部 和外部因素对非稳态发电过程的影响，比如接触因素、热源、热沉换热系数、 环境温度、电偶臂长和截面积等。
还对半导体温差发电模块进行 ........................................ 58页3、集热式太阳能温差发电装置的研究温差发电技术是一种将热能直接转换为电能的环保能源技术，在发电过程 中无噪音、无污染物排放、体积小、重量轻等优点。
随着热电材料的迅速发展 以及性能的提高，已经开始从军事航天领域向民用和工业应用方面普及。
本课 题中，采用ANS 丫锹件，研究温差发电元件的性能，并仿真优化在中温区 400 C ）有较高热电转换效率的分段温差电元件。
在此基础上，利用太阳能热作 为温差发电的热源，研制一套集热式太阳能温差发电装置，主要包括 .................................. 共 48 页4、LNG 冷能利用与低温半导体温差发电研究设计并建立了一套利用LNG 低温冷能温差发电并联合电解水制氢的实验装 置。
太阳能光伏—温差联合发电系统效率分析
太阳能光伏—温差联合发电系统效率分析太阳能光伏—温差联合发电是为了节约化石类能源、改善人类生存环境而提出的一种利用太阳能的发电形式。
联合发电绿色环保，可以更大程度的利用太阳能，发电同时可保护光伏电池因温度过高而烧坏，因此联合发电系统的效率及其使用价值备受人们关注[1]，本文主要从能量角度对联合发电效率进行分析，找出影响联合发电效率的因素，并分析了目前人们所采取的提高效率的措施。
标签：光伏—温差联合发电；效率；措施太阳能光伏—温差发电与传统发电相比优点诸多，唯独发电效率不理想，如何提高其效率受到了人们长期关注，下面从能量角度出发，计算分析影响光伏—温差发电效率的因素，为提高其发电效率提供理论依据。
1.1 光伏—温差联合发电能量传递及转换的数量关系光伏—温差联合发电过程是低品位能量向高品位能量转化的过程，其传递及转换过程示意图，如图1所示：从上式可得出影响温差发电效率的因素有优值系数，温差发电模块冷热端温差及负载等，当负载为定值时，效率与温差关系如图3所示。
从图3可看出，随着温差的增大，效率呈直线趋势增加，故提高效率可从温差入手。
温差一定，优值系数与负载对效率的影响如图4所示其它条件一定是，优值系数Z越大，温差发电模块效率越高；负载对温差发电模块效率的影响随优值系数的不同，结果也不同，但每一优值系数存在最佳负载，使模块工作效率达到最大。
1.4 太阳能光伏—温差联合发电装置输出功率及效率将以上公式联立求解，既得联合发电装置的输出功率及发电效率。
从式（1-14）可得出，投入能量一定时，光伏发电和温差发电任一部分的功率大小都会影响联合发电的效率[5]。
基于以上计算，关于联合发电效率的提高作一点分析说明。
2 太阳能光伏—温差联合发电发展前景及提高效率的几点分析太阳能光伏—温差联合发电与传统发电相比，具有许多优点，如提高了太阳能发电的效率和寿命，方式灵活，可将低品位能量转化为高品位能量，对能源利用率高，生产过程中无化学反应，对环境污染小，且整体装置结构简单、体积小，移动、运输方便，装置无运动部件，无噪音，维护运行方便等。
半导体温差发电器件的热力学分析
９９．００ １６０
２００
２４０
２８０
３２０
３６０
ｔ／Ｋ 图３ Ｅ与冷端温度Ｔ。的关系
Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｅ ａｎｄ Ｔｏ
叼Ｊ】ｔｌａＸＰ ２
△Ｔ
△Ｔ
（１０）
２Ｔｈ一１ＡＴ一警＋乏４ ２Ｔｏ＋３ＡＴ一警＋≥
定义满足（５）式时考虑汤姆逊热的最大效率与不考虑汤姆逊热的最大效率比值为Ｅ，即：
（２）
边界条件：Ｔ。（Ｏ）一Ｔ２（Ｏ）一Ｔ。
Ｔ。（Ｌ。）＝Ｔ２（Ｌ２）一Ｔｈ
令Ｓ“＝Ｓ！一Ｓ｛，Ｓ‘＝Ｓ§一Ｓｉ，分别表示器件热端和冷端的塞贝克系数，器件的总电阻：Ｒ＝
Ｒ。＋Ｒ：，汤姆逊系数：ｒ—ｒ２一ｒ。，热传导系数：Ｋ＝Ｋ。＋Ｋ。，解得：
叩叩一Ｐ＝—１２Ｒ—ＬＱｈ 一一２—— Ｐ一（Ｓ“Ｔｈ—Ｓ。Ｔｃ）Ｉ—ｆＩＡＴ一１２Ｒ
（７）
』＾
其中：ｚ一蕞为器件的优值系数，Ｔ一三学，此时内阻和负载满足瓦Ｒ一了亍｝亓．
式（７）中右端的第一项就是卡诺效率，第二项－ｂ发电器的材料性质有关，而且数值小于
１．由此可知，温差发电器也ＩＮ其它热机一样，其效率将小于理想卡诺热机的循环效率．
在实际使用工程中，总是希望在输出功率最大时发电的效率尽可能的高．因此，当器件
ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｐｏｌｙａｎｉｌｉｎｅ ａｎｄ ｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ
［Ｊ］．Ｊ Ａｐｐｌ Ｐｈｙｓ，１９９５，８３（６）：３１１１－３１１７．
Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ
（３）
（３）式为输出功率表达式，右端第一项为帕尔帖热，第二项为汤姆逊热，第三项为焦耳热．温
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。
太阳能温差发电系统热电性能的分析
国外方 面 ， ｈｈ 把 温 差 发 电器 看 作 外 部 ＷｕＣ ｉ
和 内部 不可 逆 热机 进 行 分 析 ， 与 Ｃ ｍ ｔ 机 进 行 并 ａｏ热
可 替代 的地 位． 它甚 至 能利 用 人 的体 热 和 周 围的 环
第２ ８卷 第 ２ 期 ２ １ 年 ６月 ０１
广 东工 业大 学学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＧｕ ｎ ｄ ｎ ｉｅ ｓｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ａ ｇ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｙ
Ｖ １２ ． ｏ ． ８ Ｎｏ ２
Ｊｎ ０ ｌ ｕ ｅ２ １
中图 分 类 号 ： Ｋ １ Ｔ ５９ 文献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１０ —１２ ２ １ ）２ ０４ —４ ０ ７７ ６ （ ０ １ ０ —０ ７０
温差 发 电技 术 研究 始 于 ２ ０世 纪 ４ ０年 代 ， ２ 于 ０ 世纪 ６ ０年 代 达到高 峰 ， 并成 功地 在航 天 器上 实 现 了
上就 是一个 交流 电流源 和电压源的并联． 通过控 制 并
影 响． 本文 阐述 了利 用 光一 热转 换 产 生 的低 温 热 资
源一 温差系 统 ， 对半 导 体 温差 发 电模 块 的实 际 传 热 模 型进行 了分 析 ， 热能转 化为 电能 （ 贝克效 应 ） 将 塞 的热 电性 能进行 讨论 ； 分析模 型 中的 内 、 热 阻分 布 外
电池 的一个 重要 发展 方 向 １ ７ ．
可靠 、 维修 少 、 可在极 端 恶劣 环境 下 长时 间工 作 的动 力 技术 ” 温 差 发 电技 术 利 用 热 电 转 换 材 料 直 接 将 ．
温差电效应及其应用
20 卷第 1 期 (总 115 期)
· 21 ·
dQΠ dt
= Π12 J
，
式中 Π12 称为珀耳帖系数，与接头处材料的性质及 温度有关。这一效应是可逆的，如果电流方向反过
来，吸热便转变成放热。
汤姆孙效应 1856 年 W. 汤姆孙（即开尔文） 用热力学分析上述两种温差电效应时指出，还应有
第三种温差电效应存在。后来有人在实验上发现，
如果在存在温度梯度的均匀导体中通有电流时，导
后来有人在实验上发现如果在存在温度梯度的均匀导体中通有电流时导体中除产生不可逆的焦耳热外还要吸收或放出一定热量这一现象定名为汤姆孙效应
温差电效应及其应用
戴岩伟 戴晓明
金属和半导体中存在电位差时产生电流，存在 温差时产生热流。从电子论的观点来看，不论电流 还是热流都与电子运动有关，故电位差、温度差、
电流、热流之间会存在交叉关系，这就构成了温差
体中除产生不可逆的焦耳热外，还要吸收或放出一
定热量，这一现象定名为汤姆孙效应。在单位时间
和单位体积内吸收或放出的热量 dQ/dt 与电流密度 j 及温度梯度 dT/dl 成正比
dQ dt
=
−μ
L
j
dT dl
，
· 20 ·
式中 μL 称为汤姆孙 系数，与材料的性
质有关。这三种温
差电效应都是可逆
的。汤姆孙用热力学得出上述三种热电效应的输运
温差发电 温差发电是利用塞贝克效应把热能（即内能） 转化为电能。当一对温差电偶的两个接头处于不同 温度时，电偶两端就有一定电动势。要得到较大的 功率输出，实用上通常把若干对温差电偶串（或并） 联成为温差电堆。 用作温差发电机的温差电偶两臂可用一个 N 型 和一个 P 型半导体组成，也可用两种不同的金属合 金组成。然而温差电器件的特性取决于温差电材料 （即电偶两臂）的品质因数
新型半导体温差发电技术在实验室中的实现
新型半导体温差发电技术在实验室中的实现温差半导体发电技术的原理主要来源于塞贝克（Seebeck）效应，将P型和N型两种不同类型的热电材料（P型是富空穴材料，N型是富电子材料）一端相连形成一个PN结，置于高温状态，另一端形成低温，则由于热激发作用，P（N）型材料高温端空穴（电子）浓度高于低温端，因此在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就开始向低温端扩散，从而形成电动势，这样热电材料就通过高低温端间的温差完成了将高温端输入的热能直接转化成电能的过程。
单独的一个PN结可形成的电动势很小，而如果将很多这样的PN结串联起来，就可以得到足够高的电压，成为一个温差发电器。
我们选取热电转换效率较高的材料，进行实验，具体实验如下所述。
一、实验的物理模型每种热电材料在一定的温度变化范围内具有较高的热电转换效率，我们在选择实验材料的时候首先考虑了材料的优值系数，最终我们选用Bi2Te3，因为在中低温区域，它的优值系数的平均值高且稳定。
实验模型由1对碲化铋基p-n热电元件、铜制导电片（即电极）和导热基底组成温差发电模块物理模型，结构如图1所示，更高的输出功率可由这样的单元串联得到。
p型和n型热电元件均采用长宽高分别为0.7mm、0.7mm、1.2mm的立方体，2种热电元件由铜制导电片（.4mm）串联联结，两原件间隔1mm，上、下陶瓷导热基底（1mm）起绝缘及导热作用，热源和热沉的温度分别为tn=100℃（沸水加热）和tc=0℃（冰水混合物水冷系统）。
二、实验测试为验证物理模型，本文建立了简易的实验测试装置。
该装置包含比例积分微分（PID）热电器件、电加热板、可调负载电阻、循环水冷却单元（包括储水箱、循环泵、热沉（水冷头））、热电偶和测温仪表、电压计和电流计、导电线路等，其基本结构如图2所示，热电器件采用商用TEHP1-12635-1.2 型，通过调节冷却水的流量实现冷端温度的控制。
设置数值计算中单元模块几何构型与商用器件的相同，单元模块输出功率的计算结果乘以商用器件中的单元数量（126 对）即为实际输出功率。
温差发电原理
温差发电原理
温差发电是指使用温度差来发电的一种新型能源方式。
它是利用温度的差异，利用物质在温度变化时的收缩和膨胀，通过改变温度来把能量转化为电解质的能量，进而转化成电能。
温差发电系统由三部分组成：一个温度传感器来检测温度，一个存储液体或液体混合物，用来作为温差转换器来提供温度差，和一个热电偶用来转换这个温差成电能。
温差发电的主要原理是物质在温度变化时，会经历收缩或膨胀的过程，这就会在物质上产生变形，从而产生能量。
这种能量不仅仅可以在机械形式上利用，而且也可以在电能形式上利用。
在一个热电偶里，检测温度的热电阻会膨胀或收缩，这样就能够产生电信号，从而将温差转化为电能。
温差发电的优点在于可以更有效地从自然循环中捕捉能量，可以根据温度的变化自动调节功率和负载，更重要的是，它可以以较低的成本获得电力，由于它不依赖于某一源，因此不必担心供电的安全性问题。
温差发电的应用有很多，如用于家庭供电，节能和低碳生活，以及用于渔业行业的温度监控和冷却，以及在汽车制造中用于涡轮增压系统的冷却。
它也可以用于农业，特别是在养殖行业中，用于控制温度以保护畜禽的健康。
温差发电在今后的发展中还有不少前景，一方面，随着环境保护意识的不断提升，人们对温差发电技术的安全性、可靠性和效率
要求也日益提高，另一方面，温差发电的研发技术正在不断完善，技术的进步也会把温差发电引入新的领域，比如水力发电和太阳能发电，使其成为一种更可靠和安全的电力产生方式，成为可持续发展的重要能源来源。
总之，温差发电是一种有前途的能源形式。
它可以从自然获取能量，更有效地利用资源，有利于环境的可持续发展，同时也可以为人们提供更加安全可靠的电力供应。
家庭太阳能温差发电
LOGO
设计目的
通过在现有的太阳能热水器上通过添加某种装置 来实现将过高的温度差转化为电能进而被家庭所 使用，这种直流电可以通过逆变器，滤波器，变 压器等等能够为家庭大多电器所使用。设计意义： 为家庭节能环保创造了一种新的方法，减少了能 量的散失，提高了能量的利用效率。对太阳能热 水器改造创新指明了一个新的研究发展方向。LOGOFra bibliotekLOGO
设计背景
考虑到居民特别是南方家庭 用户在夏天时使用太阳能热水器时水 温过高不能对过多吸收的热量进行有 效的利用这一现实，我们意在在现有 的太阳能热水器上通过添加某种装置 来实现将过高的温度差转化为电能进 而被家庭所使用，起到节能环保的作 用。
LOGO
可行性分析
对家庭用户来说，最关心的是成本问题。家庭太阳能热水 器余热温差发电装置的主要组成部分是温差发电片，按照 现在市场的价格每片（40mm*40mm*3.4mm）价格在15 元左右，家用太阳能热水器内部储水器至少可容纳15片。 某品牌温差发电片参数如下： 温差（℃） 20 40 60 80 100 开路电压（V) 1.57 2.4 3.0 4.2 5.4 电流（MA) 275 418 519 608 719 夏天热水器中热水与室温下凉水的温差至少有60度，由图 中参数可得发电片的功率在1.5w左右，十五片就是22.5w ，所以 家庭太阳能热水器余热温差发电装置一小时就发电 0.025kwh，一天发电量在0.5kwh左右，大概两年的时间就 可以收回成本，温差发电片的使用寿命在五年以上，所以 本装置是可行的。
LOGO
Click to edit title style 温差发电原理图
Title Title Title
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太阳能温差发电技术的研究进展
太阳能温差发电技术的研究进展朱冬生; 吴红霞; 漆小玲; 周泽广【期刊名称】《《电源技术》》【年(卷),期】2012(036)003【总页数】4页(P431-434)【关键词】太阳能; 温差发电; 热利用【作者】朱冬生; 吴红霞; 漆小玲; 周泽广【作者单位】华东理工大学机械与动力工程学院上海200237; 华南理工大学化学与化工学院强化传热与过程节能教育部重点实验室广东广州510640【正文语种】中文【中图分类】TM913随着能源与环境问题的日益突出,矿物能源来源枯竭和污染环境的挑战，太阳能的热利用越来越受到人们的重视。
太阳能作为一种绿色可再生能源，具有储量大、利用经济、清洁环保等优点。
温差发电技术是利用塞贝克效应(Seebeck效应)直接将热能转化为电能的发电技术，具有无运动部件、体积小、质量轻、可靠性高等特点，是绿色环保的发电方式。
将温差发电技术和太阳能集热技术结合起来能够直接将太阳热能转化为电能，大大简化了发电系统的结构，具有广阔的应用前景。
本文介绍了太阳能温差发电技术的原理，回顾了国内外的研究进展，介绍了自行设计的太阳能连续温差发电系统，结合国内外的研究，提出了应对系统发电效率低的研究策略，并指出太阳能温差发电的应用前景广阔。
1 太阳能温差发电系统原理太阳能温差发电是利用塞贝克效应将收集到的太阳热能直接转化为电能。
塞贝克效应是利用热电材料两端的温差使材料的载流子发生运动，进而实现能量形式的转换[1]，如图1。
将P型和N型两种不同类型的热电材料（P型是富空穴材料，N型是富电子材料）一端相连形成PN结，使其一端置于高温状态，另一端处于低温态，由于热激发作用，P（N）型材料高温端空穴（电子）浓度高于低温端，在浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散，从而形成电动势，这样热电材料就通过高低温端间的温差将高温端输入的太阳热能直接转化成电能。
太阳能温差发电技术属于光-热-电发电方式，但又不同于由太阳能集热器将所吸收的热能通过传热介质产生高温蒸气后再驱动汽轮机发电的传统热电发电方式。
温差发电--一种新型绿色能源技术
温差发电——一种新型绿色的能源技术班级：材料0901 姓名：刘猛学号：25【摘要】：温差发电器是能将热能直接转化成电能的固态装置，具有结构简单、稳定可靠、无运动部件、绿色环保等优点，广泛地应用于航天、军事等领域，在废热的回收利用方面也展现出良好的应用前景。
本文简要地介绍了温差发电器的工作原理及其结构，介绍了体温差发电器和微型温差发电器的国内外研究进展，并进行了对比分析，提出了温差发电器中存在的问题及解决方案，最后展望了温差发电器的前景。
【关键词】：塞贝克效应; 温差发电THERMOELECTRIC ELECTRICITY GENERATION——A NEW GREEN ENERGY TECHNIQUE【Abstract】：Thermoelectric generators are solid state devices which can directly convert thermal energy to electricity andhave advantages of simple structure, reliability, no moving parts and being friendly to the environment. They are widely used in aerospace、military fields, and have broad prospects in application of recovery of industrial waste heat. This paperbriefly provided the structure of thermoelectric generators and the work principles. Recent developments aboutthermoelectric generators were given and a comparison between bulk thermoelectric generators and micro thermoelectricgenerators was made. Problems of thermoelectric generators and the solutions were discussed. The prospects ofthermoelectric devices were finally given.【Key Word】s：thermoelectricity; Seebeck effect0引言热能和电能是我们社会生活中最重要的能源形态，其中电能是各种形态能源中传输和使用最多、最为方便的一种。
演示实验之温差发电
实验图片大学物理演示实验实验报告[姓名]|2016年10月13日1.实验名称演示实验——温差发电2.实验现象的描述准备好实验装置温差发电仪，将三只杯子装满开水，放到温差发电仪的接触面上，稍等片刻，会发现依次旋转螺旋按钮，会看到小灯泡变亮，发光二极管闪烁，音乐片发出悦耳的音乐。
3.实验所涉及的物理知识（一）赛贝尔效应如图一所示，将两种不同的导体a和b（n-型和p-型半导体）串联组成回路，并使接头1和接头2保持在不同的温度T1和T2（T1>T2），p-型半导体中的空穴和n-型半导体中的电子会分别向高低温端积累，这样在导体b的开路位置X和y之间就会有一个电势产生，这一效应称为温差电现象，即赛贝克效应。
将由N、P两种类型不同的半导体热电材料经电导率较高的导流片串联，并在A、B两端建立温差，则在负载RL两端施加电压，即可制成有一定输出功率和输出电压的发电器，温差电动势与两个接头的温度和组成闭合回路的物质有关。
在温度相差不大的范围内，温差电动势Eab与温差ΔT成正比，可表示为Eab=KΔT 。
图一图二（二）温差发电原理温差发电的原理如图二所示。
它由N、P两种不同类型的半导体热电材料经过导电性好的导流片串联而成，当热端加热时，使器件的两端建立起温差，两种载流子都流向冷端，形成温差发电器。
4.实验现象的历史和应用(一)温差发电现象的历史1821年，德国物理学家塞贝克发现，在两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中会产生一个电势，此所谓“塞贝克效应”【1】。
1834年，法国实验科学家帕尔帖发现了它的反效应：两种不同的金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时，两个接头之间将产生温差，此所谓珀尔帖效应。
【2】1837年，俄国物理学家愣次又发现，电流的方向决定了吸收还是产生热量，发热（制冷）量的多少与电流的大小成正比。
1856年，汤姆逊利用他所创立的热力学原理对塞贝克效应和帕尔帖效应进行了全面分析，并将本来互不相干的塞贝克系数和帕尔帖系数之间建立了联系。