MA-SPS制备CoSb_,3_和RE_,x_Co_,4_Sb_,12_的热电性能及其(15)

北京工业大学工学博士学位论文

‰２半。者勿

一万＿等ｆ甚斋

对于简单的制冷回路的最高热电制冷效率可由下式得到：

凹Ｍ＝［１＋Ｚ（Ｔ＾＋Ｔ。）／２】１７２’…“：！ｃ

ｒ＾一Ｔ。。丝二！＾！！ｃＭ＋１

当妒。。＝Ｏ时可获得最大温差，即：

△丁ｍ“＝（ｒ＾一ｒ。）ｍ“＝ｚｒ。２／２

上式中的乃和疋分别是指热电单元的热端和冷端的温度，ｐ。，ｐ６和Ｋ。，”ｂ分别是热电材料ａ，ｂ的电阻率和热导率，ｚ是热电单元的品质因子。由上可见，最高热电转换效率主要取决于热电单元工作范围内的温差ｄｒ和品质因子Ｚ，４丁，ｚ值越大，刀。。越高。制冷回路中最大温差的获得，要求Ｚ值越大越好。半导体材料因为可以通过适当改变ｄ，芷，盯的大小来获得较大的ｚ值，因此现阶段应用于热电转换的材料都属于半导体材料。

１．３’３优化热电材料性钱的主要途径

材料的Ｓｅｅｂｅｃｋ系数ｔ２＂、电导率盯和热导率ｒ是三个相互关联的参数，都是载流子浓度的函数。对于载流予浓度较小的材料其Ｓｅｅｂｅｃｋ系数较大；电导率随着载流子浓度的增加而提高；热导率（盯）由晶格热导（盯，）和电子热导（Ｋ）两部分组成，电子热导随着载流子浓度的增加而增大，但电子热导占材料热导的较小部分，而晶格热导几乎与载流子浓度无关。因此提高热电材料性能的主要方法是控制材料的电导率和热导率在一定水平，才有可能改善热电性能。对于单质材料，要提高热电品质因子，可以考虑的因素有：材料的晶体结构、电子结构、声子散射、掺杂水平、晶粒边界等［２８１。另外利用材料梯度化也可以有效提高热电材料的使用性能。

（１）控制材料的载流子浓度

材料的热电性能强烈地依赖于费米能级，而费米能级的高低主要是由载流子８