高性能热电材料的制备及性能研究文献综述

文献综述

高性能GeTe基热电材料的开发第一章 研究背景由于全球已使用的能源中有超过三分之二以热量的形式释放到大气中，再加上人类对气候变化的关注程度不断提高，若能利用这些废热以产生无排放的能源将会产生巨大的经济和环境效益。

热电技术能够直接且可逆地实现电能与热能之间的互相转化，在热电转化[1-3]以及制冷[4]等方面有广阔的应用前景，因此在过去几十年间引起了越来越多的关注。

热电技术的原理是材料的塞贝克效应。

1821年德国物理学家塞贝克发现，由两种不同金属联接成的回路，当两个接点的温度不同时，回路中便出现电流，存在着温差电动势，这种现象被称为热电效应。

塞贝克系数可以描述塞贝克效应的大小，塞贝克系数越大的热电材料在相同温差条件下产生的温差电动势越大。

热电技术的核心是热电材料的热电性能。

热电性能可以反应热电材料的能量转化效率，热电性能的优化也是将热电技术大规模应用的关键。

热电性能的技术指标为无因次数ZT，表达式为：ZT= S2sigma;T/kappa;式中 S、sigma;、T 和 kappa; 分别代表塞贝克系数、电导率、绝对温度和热导率好的热电材料应该像金属一样具有高电导率(sigma;)，像玻璃一样具有低热导率(kappa;)，同时具有高温差电动势（Seebeck系数）。

然而，由于S与sigma;之间存在耦合，优化一个参数会导致另一个参数恶化[5, 6]，因此，降低材料的热导率是研究人员对材料的热电性能优化的必由之路。