热电材料

碲化铋及其合金：这是目前被广为使用于热电致冷器的材料，其最佳运作温度<450℃。

碲化铅及其合金：这是目前被广为使用于热电产生器的材料，其最佳运作温度大约为1000℃。

硅锗合金：此类材料亦常应用于热电产生器,其最佳运作温度大约为1300℃。

本图显示的是直接将热能转化成电能的实验设备。这种设备在实际应用中可以将任何高温损耗热量转化为有用的电能。图片左侧的是一个热电极，它像任何发热金属一样，该热电极表面覆盖着电镀层，如果它接触到冰冻的物体表面，便会产生电能。然而在一般情况下，在高温热电极下却很少产生电流。热电转换材料是一种可以将热能和电能相互转换的材料。目前常用的热电转换材料多以重金属铋、锑和铅等为原料，这些原料不仅在自然界含量少、熔点低，而且还有剧毒，这在很大程度上影响了真正的实用化。

与热电发电相反，热电制冷利用Peltier效应可以制造热电制冷机。它具有机械压缩制冷机所没有的一些优点：尺寸小、质量轻、无任何机械转动部分，工作无噪声，无液态或气态介质，因而不存在污染环境问题，可实现精确控温，响应速度快，器件使用寿命长。因此热电制

冷已用于很多领域。除冰箱、空调、饮水机等家用电器外，热电制冷更重要的应用是信息技术领域，如红外探测器、激光器、计算机芯片等。例如，俄罗斯米格战斗机配备的AA-8和AA-11系列导弹就采用热电制冷对红外探测系统进行温控。热电制冷也已用于医学，如半导体制冷运血箱、冷敷仪、冷冻切片机、呼吸机、N D：YAG激光手术器，PCR仪等。另外，热电制冷材料的一个可能具有实际应用意义的场合是为超导材料的使用提供低温环境。

方钴矿型热电材料

方钴矿( Skutterudite)是一类通式为AB3的化合物，其中A是金属元素，如Ir、C o、Rh、Fe等，B是V族元素，如P、As、Sb等。方钴矿(Skutterudite)化合物是立方晶系晶体结构，具有比较复杂的结构，如图1所示。一个单位晶胞包含了8个A岛分子，共32个原子，每个晶胞内还有两个较大的笼状孔隙。

半导体金属合金型

热电材料半导体金属合金型热电材料以Ⅲ、Ⅳ、V族及稀土元素为主，目前研究比较成熟。已用作热电设备的材料主要是金属化合物及固溶体合金。如：Bi 2Te3／Sb2Te3、PbTe、SiGe、CrSi等。

氧化物及钴酸盐类类热电材料

氧化物热电材料具有使用温度高、不怕氧化、无污染、使用寿命长、制备方便等优点，因此在中温区热电发电领域的应用潜力很大。此外，氧化物热电材料还具有原料资源丰富，制样时可在空气中直接烧结，无需抽真空，成本费用低等方面的优势，在民用上有重要价值，因而备受人们的关注。目前此类热电材料以过渡金属氧化物为典型代表，如NaCo2O4,Ca3Co4O9等。NaCo2O4是一种很有前途的热电材料。

NaCo2O4材料是由N a+和CdI2：型Co2O4：单元沿着c轴交叠形成的层状六角形结构，NaCo2O4中的CoO2 单元构成的扭曲[ CoO6]八面体结构共享一组边，形成三角形格子，Na+处于CoO2层之间，呈5 0 ％无规则占据，并处于无序状态。NaCo2O4 在a 、c 两轴向的电阻值表现为明显的各向异性。多个八面体通过棱的重合排列构成类钙钛矿结构，由于八面体问的间隙大，可以进行某些元素填充，增大声子的散射，也可以进行元素的替代诱发化学力导致晶格变形，提高品质因子。

金属硅化物型热电材料金属硅化物是指元素周期表中过渡元素与硅形成的化合物，如FeSi2、MnSi2、CrSi2等。由于熔点高，资源丰富，价格低廉，适合于中高温区热电发电应用。在上述几类硅化物中，研究较多的是β-FeSi2，它具有高抗氧化性、无毒、价格低廉等优点，通过掺入不同杂质，可制成P型或N型半导体，适合于在200～900℃范围内使用。由于P 型FeSi z的无量纲优值过低，人们正寻找新的硅化物取代它，一种较有前景的是高锰硅化物HMS，这实际上是一种由4个相，即Mn11Sil9、Mn26Si45、Mnl5Si24和Mn27Si47组成的非均匀硅化锰材料。