热电材料综述

热电材料综述

摘要:热电材料是一种利用固体内部载流子运动实现热能和电能直接转换的功能材料，也是一种极具发展前景的新能源材料。本文详述了目前热电材料研究的基本种类，影响热电优值的基本因素，探讨了提高热电性能的几条途径，并对近几年热电材料的研究发展趋势进行了分析与讨论。本文对近几年几大类热电材料的研究进展做了详细的分析，对其如何提高热电优值的各方面进行了剖析，并对热电材料的研究发展趋势做了分析与讨论。

关键词：热电材料 热电优值 热电性能

The development and research trends of thermoelectric materials

Abstract: Thermoelectric material is a functional material which takes advantage of the

movement of solid internal carriers to achieve the direct conversion of thermal and electrical energy, which is also a very promising new energy material. This paper reviews the current basic types of thermoelectric materials, the basic factors affecting the thermoelectric figure of merit, discusses several ways to improve the thermoelectric properties, and researching and developing trends of thermoelectric materials in recent years are analyzed and discussed.

Key words: Thermoelectric Material Thermoelectric Figure of Merit Thermoelectric Properties

0 引言

热电材料是一种将热能和电能直接转化的新型功能能源材料，作为能源材料，它可以利用废热余热来发电，以缓解日益严峻的能源危机，它也可以利用Peltier效应实现半导体制冷功能，取代氟利昂带来的环境污染问题。

热电材料根据使用温度可划分为低温、中温和高温热电材料，低温热电材料指的是适宜使用温度在0~200℃的材料，其中以Bi2Te3基热电材料性能最好，目前在商业制冷方面有所应用。中温材料温度范围在200~500℃，PbTe性能最好。高温材料适宜使用温度范围在500~900℃，以SiGe性能最好。(各自的应用方面简述一下)

以上三种低中高温热电材料算是最早研究的热电材料，亦为较传统热电材料。近几年新型热电材料研究发展飞速，研究种类层出不穷。CoSb3类中温热电材料研究火热，性能上大有超越之势，超晶格热电材料将材料的热电性能推向了一个高潮。纳米晶结构的热电材料被认为是未来热电材料的发展趋势，薄膜热电材料的诱人前景时常吸引着我们的视线。同时，准晶材料、笼状材料、金属氧化物以及梯度化热电材料亦开辟了热电材料研究的新天地。

因此，以下从低温、中温、高温领域热电材料的各自研究展开铺述，对各种类热电材料近几年的研究概况进行了阐述，并对其研究成果和方向做了简要的分析。

1 低温热电材料 1.1 Bi2Te3基热电材料

近几年，Bi2Te3基热电材料的研究进入多样化时段。Bi2Te3基合金、Bi2Te3基薄膜、纳米晶以及超晶格等使得Bi2Te3基热电材料的性能大幅提高。

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