(Bi,Sb)2（Te,Se）3合金是迄今室溫熱電性能最為優(yōu)異的材料,也是目前唯一大規(guī)模商業(yè)化應用的熱電材料。現(xiàn)階段的商業(yè)化熱電器件所采用的材料主要為區(qū)熔生長的（Bi,Sb）2（Te,Se）3取向多晶,面內(nèi)方向具有更為優(yōu)異的熱電性能。應用于固態(tài)制冷的P型及N型（Bi,Sb）2（Te,Se）3區(qū)熔鑄錠的室溫zT值均為1.0左右;然而,面向低溫發(fā)電的（Bi,Sb）2（Te,Se）3區(qū)熔鑄錠成分未經(jīng)優(yōu)化,導致商業(yè)發(fā)電器件的性能較低。本文利用點缺陷調(diào)控設計面向固態(tài)制冷的（Bi,Sb）2（Te,Se）3區(qū)熔鑄錠成分,基于相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變設計面向廢熱余熱發(fā)電應用的區(qū)熔鑄錠成分,并且選成分最優(yōu)成分的鑄錠,采用商業(yè)化器件組裝工藝,制備了熱電制冷及熱電發(fā)電器件,獲得以下主要研究成果:1、改善了 P型區(qū)熔鑄錠室溫附近zT值。利用Se摻雜引入點缺陷,增強對高頻聲子的散射,有效降低傳統(tǒng)P型制冷基體Bi0.5Sb1.5Te3+3 wt%Te的晶格熱導率,使其在350 K獲得最大zT～1.2。之后,通過減少Sb固溶含量進一步優(yōu)化其載流子濃度,優(yōu)化傳統(tǒng)基體的室溫zT至1.1。此外,采用Se/Te合金化的手段,調(diào)控聲子輸運... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

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圖１．２熱電發(fā)電器件的最大發(fā)電效率；７與材料熱電優(yōu)值ｚｒ及熱端溫度的依賴關系??（固定冷端溫度為３００?Ｋ）??

?（ｉ．ｉ７）??Ｈ?Ｖｌ?＋?ｚ７?＋?ｌ??式（ｉ．ｉ７）表明在最佳電流下熱電制冷器件的最大制冷系數(shù)與材料及制冷環(huán)境相??關。材料的ｚｒ值越大，制冷溫差越小，器件的制冷系數(shù)則越大，如圖１．４所示。??６??

１．１．３熱電系統(tǒng)應用簡介??多組熱電器件組成熱電模塊，熱電模塊與電源系統(tǒng)（發(fā)電則為負載系統(tǒng)）、??散熱系統(tǒng)等構(gòu)成熱電系統(tǒng)（圖１．６）。完整的熱電系統(tǒng)才能保證熱電模塊的良好工??作。以民用熱電制冷系統(tǒng)為例，夾具固定熱電模塊及冷熱端的散熱系統(tǒng)，并且以??硅膠粘結(jié)空隙，配以相應電源，即可進行制冷工作。梳狀鋁塊及風扇構(gòu)成散熱系??統(tǒng)：熱端散熱是為了將熱端熱量及時散發(fā)至環(huán)境，避免傳導至冷端，影響制冷效??果；冷端的散熱系統(tǒng)目的是將獲得的低溫盡快傳導至需要應用的空間。以該系統(tǒng)??為原型的多種制冷產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應用，如車載冰箱、紅酒柜、汽車座椅的制冷系??統(tǒng)、醫(yī)用低溫箱等，如圖１．７所示。目前，熱電制冷應用不斷得到突破，一些制??冷解決方案也在積極研發(fā)中，如結(jié)合光伏發(fā)電的全自動太陽能半導體制冷系統(tǒng)用??于車內(nèi)密閉空間的溫度控制、廚房制冷系統(tǒng)用于緩解夏日烹飪造成的高溫、穿戴??制冷設備用于解決如防彈衣等特種服裝對人體散熱造成的困難等。??（ａ）?（ｂ）??Ｘｌ??ｐ．??圖１．６?（ａ）熱電模塊示意圖和（ｂ）熱電系統(tǒng)實體照片（１－導冷風扇，２－導冷鋁塊，??３＿熱電模塊

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Thermoelectric performance of p-type zone-melted Se-doped Bi0.5Sb1.5Te3 alloys[J]. Ren-Shuang Zhai,Ye-Hao Wu,Tie-Jun Zhu,Xin-Bing Zhao.  Rare Metals. 2018(04)
[2]Ag2Te摻雜對p型Bi0.5Sb1.5Te3塊狀合金熱電性能的影響[J]. 沈俊杰,朱鐵軍,蔚翠,楊勝輝,趙新兵.  無機材料學報. 2010(06)



本文編號：3445255