热电材料性能研究
热电性能的计算及其设计研究
热电性能的计算及其设计研究热电材料作为一种具有重要应用前景的新型材料，广泛应用于热电发电，温度检测等领域，因其独特的热电效应和能量转换效率，在节能减排和可持续发展方面有着广泛的应用前景。
热电性能是研究热电材料性能的重要参数，包括热电能力和热电效率等方面，如何计算和设计热电性能，成为相关领域研究的关键问题。
一、热电材料的热电特性热电材料的热电特性包括热电能力、热电效率、功率因子等指标。
其中，热电能力是该材料在一定温度范围内能转化热能为电能的能力，通常用热电系数表示。
热电效率是指材料在热电转换过程中，实际能被转化为电能的比例。
功率因子则是衡量材料热电性能综合指标，同时包括热电系数和电导率。
二、热电性能的计算热电性能的计算在材料设计和性能改进中起到关键作用。
现有的热电性能计算方法主要包括DFT方法、Mott理论、第一性原理计算模拟等。
其中DFT方法是一种基于密度泛函理论的计算方法，可以从原子、分子到晶体，针对特定物理问题建立模型、计算材料的电子结构，从而揭示材料的电学、光学等性质。
该方法较为简单直观，且准确度较高，适用于复杂体系的研究。
而Mott理论则是一种基于化学键的传导机制，通过能级间隙、费米能级等参数分析热电传导性质。
此外，第一性原理计算模拟侧重于热电特性的电子统计和输运过程，可以探究材料的晶体结构以及缺陷对性能的影响。
三、热电材料的设计研究热电材料的设计研究目前尚处于探索阶段，如何有效提高热电材料的热电性能成为研究的关键问题。
一方面，可以从材料合成、结构优化、界面设计和掺杂等角度入手。
例如，采用纳米材料、晶格畸变、异质结构等方式优化材料结构，同时通过掺杂元素改变材料的电子结构，提高材料的电导率和热电性能。
另一方面，研究材料的输运特性，如采用量子点、超晶格等方法控制电子的输运方式、探究材料中缺陷和晶格畸变对输运的影响等，可以有效提高材料热电性能。
四、结语热电性能作为研究和设计热电材料的关键指标之一，对于提高材料的能量转换效率和应用性能具有重要作用。
热电材料应用及其新型材料开发研究
热电材料应用及其新型材料开发研究热电效应是指通过温度差异产生电势差的现象。
热电材料是指具有热电效应的材料，它们在工业、能源、军事等方面具有重要的应用。
热电材料可以将废热转化为电能，从而实现能源的节约和高效利用，同时也能为低功率电子设备提供独立电源。
在现代化建设中，热电材料发挥着重要的作用。
因此，研发高效的热电材料具有重要的科学价值和现实意义。
一、热电材料的应用及其意义1. 废热回收废热回收是热电材料应用的一项重要领域。
热电材料可以将温度差异转化为电能，实现废热的有效利用。
在钢铁、化工、冶金等行业中，能源消耗极高，废热排放量也很大。
热电材料的应用可以将这些废热转化为电能，实现能源的节约和高效利用。
这既可以降低企业的生产成本，也可以保护环境。
2. 低功率电子设备随着电子设备的小型化、集成化和便携化，低功率电子设备的需求量不断增加。
低功率电子设备通常使用电池或其他电源供电，但这些电源往往有限。
热电材料可以将环境温度转化为电能，为低功率电子设备提供独立电源。
这样可以延长电子设备的使用时间，提高设备的可靠性。
3. 太阳能利用太阳能是一种绿色能源，具有非常广阔的应用前景。
由于太阳能的能量密度比较低，需要通过一系列的转换和储存来利用。
热电材料可以将太阳能的热能转化为电能，实现太阳能的高效利用。
这可以解决太阳能储存和转换的问题，促进太阳能的普及和应用。
二、热电材料的种类和特点热电材料具有多样化和复杂性。
热电材料的性能取决于多个因素，包括化学组成、晶体结构、热导率、电导率等。
热电材料主要分为两大类：N 型半导体和 P 型半导体。
它们的热电性能是相反的。
N 型半导体通道中的载流子为电子，在高温一端产生负电势，低温一端产生正电势。
P 型半导体通道中的载流子为空穴，在高温一端产生正电势，低温一端产生负电势。
通过将 N 型半导体和 P 型半导体组合起来，可以构成热电模块。
热电材料的性能由热电系数（Seebeck 系数）、电导率和热导率决定。
热电材料的研究与应用前景探讨
热电材料的研究与应用前景探讨热电效应可以将热能转化为电能，或将电能转化为热能，因此具有重要的应用前景。
热电材料作为热电转换的核心材料，其性能的提高对于热电技术的发展至关重要。
本文将探讨热电材料的研究现状和未来应用前景。
一、热电材料的研究现状热电材料的研究主要集中在提高材料的热电性能。
目前热电材料的热电性能主要通过热电功率因子（ZT值）来描述。
ZT值越高，材料的热电性能就越好。
传统的热电材料主要是白金硅酸盐和铋锑合金等材料，它们的ZT值很低，在1以下。
但近年来，一些新型热电材料逐渐受到关注，它们的ZT值已经超过了1，包括锗硒铋、锡硒铋、碲化锡和碲化铋等。
提高热电材料的ZT值需要改善材料的电导率、热导率和Seebeck系数。
电导率的提高可以通过控制材料的掺杂和成分来实现；热导率的降低可以采用纳米晶材料或者界面散射的方法；Seebeck系数的提高则需要对材料进行结构调控和定向生长等方法。
二、热电材料的应用前景热电技术可以将废热转化为电能，从而提高能源利用效率，具有广阔的应用前景。
以下是热电材料在不同领域的应用前景。
1、能量回收热电材料可以将热能转化为电能，因此在能量回收领域有着广泛的应用前景。
例如将汽车发动机排放的废热转化为电能，减少能源的浪费。
此外，在钢铁、玻璃等工业领域，大量的废热被产生并释放到环境中，如果能够将其转化为电能，不仅可以节能减排，而且还可以为企业带来经济效益。
2、热电冷却热电冷却技术是一种利用Peltier效应，将热能从一个区域转移到另一个区域，从而实现温度控制的方法。
热电材料作为该技术的核心材料，可以应用于制冷设备的制造，例如小型冰箱、制冷器等。
同时，热电冷却技术也可以应用于微电子设备，例如芯片冷却和光电子器件的温度控制等领域。
3、储能技术热电材料可以用于储能技术。
将热能转化为电能，将其存储到电池中，当需要时再将电能转化为热能释放出来。
在可再生能源领域，热电技术中的储存系统可以存储太阳能和风能等不稳定的能源。
新型热电材料的研究和应用
新型热电材料的研究和应用热电效应是指在一定温度梯度下，导电材料会产生电势差。
这种效应被称为“热电效应”或“Seebeck效应”。
对于逆转效应，应用电场可以引导到热流。
这类热电材料可以将废热转换成电能，本文将讨论新型热电材料的研究和应用。
一、新型热电材料的研究1.氧化物热电材料包括具有钙钛矿结构的多种氧化物，如LaAlO3, Ca3Co4O9等。
在这类材料中，离子与电子的能量势阱的耦合效果使得这些材料在高温下表现出极高的热电性能，其ZT值（材料热电性能综合指标）已超过1.5。
2.半导体热电材料对于N型和P型半导体材料，热电效应与载流子（电子或空穴）的性质有关。
在半导体材料中添加适当掺杂物将产生明显的热电效应，且在常温下仍可以产生有效的热电效应。
3.有机热电材料尽管有机材料的热电性能低于无机材料，但由于其生产成本低，制备工艺简单，适用于制作大规模、柔性的热电材料。
例如，通过化学修饰和选择合适的基底材料制备柔性材料。
4.复合材料复合热电材料具有明显的协同效应，同时实现高热电性能和良好的力学性能。
基于工程塑料和高导电掺杂物的复合材料，有望实现热电材料的大规模生产。
二、新型热电材料的应用1. 特种锂电池热电材料可以制成发电机或者热电堆，将废热转换为电能，应用在汽车、飞机等交通工具产生的废热回收。
例如，品牌机械领先企业德国Bosch公司正在推进热电材料的应用。
2. 非接触式传感器热电效应可以被用于制备非接触式传感器，例如能够检测人体温度、环境温度、设备运转状态、电子器件功率参数等。
此外，还可以将热电材料和压电材料相结合制备压力、体积、形状等方向敏感的传感器。
3. 温差发电热电效应可以直接转换热量为电能。
在温差变化的环境中，热电材料可以收集废电源的能量。
此外，还可以由低性能的动力设备（蒸汽机、发电机）制备温差发电器。
4. 新型热电材料模块的理论设计新型热电材料在理论上可以利用化学元素计算机辅助设计模块能够自主设计、高通量的制备和测试新体系的材料性质。
二维过渡金属材料MXene的热电性能研究
二维过渡金属材料MXene的热电性能研究二维过渡金属材料MXene的热电性能研究简介：二维过渡金属材料是一类近年来备受研究关注的新型材料，其具有高表面积、优良的电导性和机械性能，因而具有很大的应用潜力。
其中，MXene是一类新型的二维过渡金属碳化物材料，由过渡金属离子和碳离子组成，其独特的结构和性质赋予其广泛的应用前景。
本文将重点研究MXene材料的热电性能，并探讨其在能源转换和热管理等领域的应用潜力。
一、MXene材料的制备与结构MXene是通过化学剥离法制备而来，首先选择一种具有亲水性的MAX相过渡金属碳化物作为前驱体，将其与强氧化剂HF和HClO4等反应，得到可容易分散的MXene纳米片。
MXene的结构呈现出具有很高的表面积和丰富的表面官能团的特点，其可通过相应的处理和修饰来实现对电导性能和生物相容性等性质的调控。
二、MXene材料的电导性能MXene具有优良的电导性能，其导电性能主要源于其独特的结构和强的相互作用效应。
MXene材料具有大量的导电通道，可以有效地传导电荷，同时也对电荷的迁移和储存起到重要的促进作用。
此外，MXene材料还具有较好的载流子迁移率和低电阻率，这使其在电子器件领域有着广泛的应用前景。
三、MXene材料的热导性能除了电导性能外，MXene材料还具有良好的热导性能。
由于其二维层状结构，MXene材料的热传导途径被限制在平面方向上，其热导率通常较低。
然而，MXene材料的热导率可以通过外界调控和改性来实现。
例如，通过对MXene材料进行氧化、掺杂、合金化等处理，可以显著提高其热导率，从而满足不同应用中的热管理需求。
四、MXene材料的热电耦合性能MXene材料具有出色的热电耦合性能，可将热能转化为电能或将电能转化为热能。
其中，Peltier效应用于将电能转化为热能，通过将MXene材料与热源和冷源相接触，可以实现冷却或加热。
而Seebeck效应则用于将热能转化为电能，在温度梯度存在的情况下，MXene材料会产生电压差，从而驱动电荷运动，实现能量转换。
热电材料的制备与性能优化
热电材料的制备与性能优化热电材料是一种具有特殊能力的材料，它能将热能和电能相互转换。
这一特性使得热电材料在能源领域有着广阔的应用前景，可以用来回收废热、提供可再生能源等。
因此，研究人员一直在致力于寻找和发展高效的热电材料，不断提高其制备工艺和性能。
本文将探讨热电材料的制备方法和性能优化策略。
一、热电材料的制备方法热电材料的制备方法有多种，其中最常用的是固相法、溶液法和气相法。
固相法是最传统的制备方法之一，它通过固态反应将原料中的成分转化为热电材料。
这种方法的优点是工艺简单，适用于大规模生产，但缺点是材料的化学纯度较低，晶界和杂质的存在会降低材料的热电性能。
溶液法使用溶液中的材料分子或离子进行材料的制备。
这种方法可以控制材料的形貌和结构，在制备过程中添加适量的掺杂剂，以优化材料的热电性能。
然而，溶液法对仪器设备要求较高，制备过程较为繁琐。
气相法适用于制备纳米级热电材料，它常用于制备薄膜或纳米线。
气相法可以制备出高纯度的材料，并且可以通过调节气氛和温度来控制材料的相组成和晶粒尺寸。
然而，气相法制备的热电材料往往需要进行后续的表面修饰，以增加其热电性能。
二、热电材料性能的优化策略热电材料的性能优化是实现高效能量转换的关键。
下面将介绍几种常用的优化策略。
1. 结构优化通过调控材料的结构和成分，可以改变其热电性能。
例如，增加材料的晶界密度可以提高其热导率，而控制材料的缺陷结构可以增加其热电力效率。
此外，合理选择掺杂元素和调节掺杂浓度，也可以对材料的载流子浓度和迁移率进行调控，从而提高材料的热电性能。
2. 界面工程热电材料的界面结构对其热电性能有着重要影响。
优化材料与电极的接触界面，可以提高热电材料的电子传输效率和导电性能。
同时，合理选择电极材料和电极结构，也可以降低热电材料的热阻，提高其热电转化效率。
3. 异质结构设计在热电材料中引入异质结构，可以产生热电材料的多尺度结构特征，增加其热电性能。
例如，在材料中引入纳米级结构、多孔结构等，可以增加热电材料的界面数量和有效面积，从而提高其热电转化效率。
《SWCNT-碲化铋基柔性热电薄膜材料与器件制备及性能研究》
《SWCNT-碲化铋基柔性热电薄膜材料与器件制备及性能研究》SWCNT-碲化铋基柔性热电薄膜材料与器件制备及性能研究一、引言随着科技的飞速发展，柔性电子器件逐渐成为科研与工业领域的焦点。
SWCNT（单壁碳纳米管）和碲化铋基材料作为新型的柔性热电薄膜材料，因其卓越的电学、热学及机械性能，被广泛应用于能源转换、传感及电子皮肤等领域。
本文将深入探讨SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料的制备工艺，及其在器件制造中的性能研究。
二、SWCNT/碲化铋基材料简介SWCNT作为一种一维纳米材料，具有出色的导电性、热稳定性和机械强度。
而碲化铋基材料则是一种具有高热电性能的无机化合物，其优异的热电转换效率使得它在能源转换领域具有巨大潜力。
将SWCNT与碲化铋基材料复合，可以形成一种兼具高导电性、高热稳定性和良好柔性的热电薄膜材料。
三、制备工艺SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料的制备过程主要包括材料选择、混合、涂布、干燥及后处理等步骤。
首先，选择合适的SWCNT和碲化铋基材料，按照一定比例混合，形成均匀的浆料。
然后，将浆料涂布在柔性基底上，经过干燥、热处理等后处理工艺，形成所需的热电薄膜。
四、性能研究1. 电学性能：SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料具有优异的导电性能，其电导率可随温度变化而产生相应的热电效应。
此外，其电学性能稳定性良好，可在恶劣环境下长期工作。
2. 热学性能：该材料具有良好的热传导性能，能够快速地将热量从一处传导至另一处。
此外，其热稳定性高，可在高温环境下保持性能稳定。
3. 机械性能：SWCNT的加入使得该材料具有出色的柔性和抗拉强度，可适应各种弯曲、扭曲等变形，且不易损坏。
4. 器件应用：SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料可应用于能量收集器、温度传感器、电子皮肤等领域。
例如，可将其应用于智能手表的背光板，实现温度感应和能量回收功能。
五、结论SWCNT/碲化铋基柔性热电薄膜材料因其卓越的电学、热学和机械性能，在柔性电子器件领域具有广泛的应用前景。
碲化铋基热电材料的合成与性能优化研究
碲化铋基热电材料的合成与性能优化研究摘要：本论文采用固相法合成了碲化铋基热电材料，并针对其性能进行了优化研究。
运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量色散谱等手段对材料进行了结构、形貌和元素分析。
通过优化合成条件、控制材料纯度以及对材料进行掺杂改性等方法，成功改善了材料的热电性能，同时也增强了其机械性能和化学稳定性。
实验结果表明，合成的碲化铋基热电材料具有良好的热电性能，可以应用于热电能量转换、温度测量和稳定热源等领域。
关键词：碲化铋；热电材料；合成；性能优化；掺杂改性。
1. 引言热电材料是一类能将热能转换为电能或反过来的特殊材料。
具有干净、可靠、寿命长等特点，因此在能量转换和温度检测等方面有广泛的应用前景。
目前，基于铋化合物的热电材料因其优异的热电性能得到了广泛关注，其中碲化铋是一种具有良好热电性能的铋化合物，并且具有较高的化学稳定性和机械强度，因而备受关注。
2. 实验方法本实验采用固相法合成了碲化铋基热电材料，然后通过对材料进行掺杂改性、优化合成条件等方法对其性能进行了改善和提高。
运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量色散谱等手段对材料进行了结构、形貌和元素分析，研究了不同合成条件和掺杂物对材料性能的影响。
3. 实验结果与讨论通过固相法的合成方法，成功制备了纯度高、晶粒尺寸均匀分布的碲化铋基热电材料。
通过改变合成条件和掺杂改性，在材料的热电性能、机械性能和化学稳定性方面都取得了明显的改善效果。
其中，在掺杂改性方面，多种掺杂材料的掺入可以明显提高材料的电导率，从而增强了材料的热电性能，例如掺杂Sb可以增加碲化铋的P型导电性能。
4. 结论本文成功合成了一种碲化铋基热电材料，并通过改善合成条件、控制材料纯度以及对材料进行掺杂改性等方法成功优化了材料的热电性能和机械化学性能，取得了明显的研究成果。
研究表明，碲化铋是一种优异的热电材料，可用于热电能量转换、温度测量和稳定热源等领域。
此外，研究还发现，在掺杂浓度较低的情况下，碲化铋材料具有较高的电导率。
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热电材料性能研究摘要: 热电材料具有体积小、质量轻坚固、无噪音、寿命长、无污染、以控制等优点，能实现温度与电能的转换，在环境问题日益严峻的当今是很有发展空间的新型能源材料。
本文将从工作原理、应用现状、球磨制备与性能改进等方面对热电材料做简单介绍。
关键词：热电材料原理应用性能改进The research on properties of thermoelectric materials Abstract :Thermoelectric materials have many advantages ,such as small in size, light weight and firm, no noise, no pollution,long operating life and convinient to control, etc. It can switch from thermal energy to electric energy ,while environmental problems have become increasingly serious，thermoelectric materials are promising among the new energy-materials.This article will make a brief introduction on thermoelectric materials on the working principle, application status, milling and other aspects of preparation and performance improvements .Key words:Thermoelectric materials ;working principle ;application performance ;performance improvements1、引言能源是人类活动的物质基础，是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力。
随着人类对能源需求的快速提升，石油、煤、天然气等主要的传统不可再生能源开始日益枯竭。
风能、太阳能、地热能等低污染。
可再生系能源在世界范围内开始被大力开发，这些能源的转化都需要借助新型材料来实现，因此，能源材料的开发成为研究的热点。
热电材料作为一种环境友好型材料，是一种将电能与热能交互转变的材料，具有如下优点：（1）体积小，重量轻，坚固，且工作中无噪音;（2）温度控制可在±0.1℃之内;（3）不必使用CFC(CFC氯氟碳类物质，氟里昂。
被认为会破坏臭气层)，不会造成任何环境污染；（4）可回收热源并转变成电能（节约能源），使用寿命长，易于控制。
虽然其优点众多，但目前利用热电材料制成的装置其效率(<5%)仍远比传统冰箱或发电机小。
所以若能大幅度提升这些热电材料的效率，将对广泛用于露营的手提式致冷器、太空应用和半导体晶片冷却等产生相当重要的影响。
家庭与工业上的冷却将因热电装置无运动的部件，是坚固的，安静的，可靠的，且避免使用会破坏臭气层的含氯氟碳氢化合物。
电热材料需要有高导电性以避免电阻所引起电功率之损失，同时亦需具有低热传导系数以使冷热两端的温差不会因热传导而改变。
2、热电材料基本原理2.1温差发电基本原理温差发电基本原理是基于热电材料的塞贝克效应发展起来的一种发电技术，将 P型和N型两种不同类型的热电材料（P型是富空穴材料，N型是富电子材料）一端相连形成一个PN结，如图 1，置于高温状态，另一端形成低温，则由于热激发作用，P（N）型材料高温端空穴（电子）浓度高于低温端，因此在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就开始向低温端扩散，从而形成电动势，这样热电材料就通过高低温端间的温差完成了将高温端输入的热能直接转化成电能的过程。
单独的一个 PN结，可形成的电动势很小，而如果将很多这样的PN结串联起来，就可以得到足够高的电压，成为一个温差发电器]1[。
图1 热电效应原理图Fig.1 Principle diagram of the thermoelectric effectSeebeck 效应Pettier效应和Thomson效应，这3个效应奠定了热电理论的基础，同时也确定了热电材料的应用方向。
2.2 Seebeck 效应Seebeck 效应又称为温差电效应，是指在两种不同金属构成的回路中，如果两个接头处的温度不同，发现了回路中有一电动势存在。
Seebeck效应的大小可通过 Seebeck 系数（温差电动势率）来表征，Seebeck 系数定义：)0/(/lim →∆=∆=t dv At v Sab式中：v ∆为电压降；t ∆为温度差对于两端尚未建立起温差的孤立导体，其载流子在导体内为均匀分布，当温度梯度在导体内建立后!处于热端的载流子就具有较大的动能，趋于向冷端扩散并在冷端堆积!使得冷端的载流子数目多于热端，这种电荷的堆积将使导体内的电中性遭到破坏，另一方面!电荷在冷端的积累导致在导体内建立一个自建电场。
以阻止热端载流子向冷端的进一步扩散，这样当导体达到平衡时。
导体内无净电荷的定向移动!此时在导体两端形成的电势差就是Seebeck 电势]2[。
2.3 Peltier 效应当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将产生吸放热现象，改变电流方向，吸放热也随之反向。
吸放热量可表示为：I Q ab π=其中I 为电流大小，π为 Peltier 系数。
2.4 Thomson 效应是一种二级效应，若电流流过有温度梯度的导体，则在导体和周围环境之间将进行能量交换，当电流流过一个单一导体，且该导体中存在温度梯度，就会有可逆的热效应产生，称为Thomson 效应。
Thomson 热与电流和温度梯度成正比，为：)/(/dx dT r dt dQ =其中 T 为 Thomson 系数。
2.5热电材料的热电性能用热电优值 Z 来表征：K S Z ρ/2=其中 S 为塞贝克系数；ρ为电阻率；K 为热导率。
通常热电转换效率用无量纲优值ZT 来表示，材料要有高的ZT 值，应有高的塞贝克系数，高的电导率和低的热导率]3[。
这几个参数是相互关联的，而不是相互独立的，ZT 值的优化就成为研究的目标，提高热电优值得方法主要有晶格掺杂 降低材料维数]4[。
3、热电材料应用现状将温差电半导体材料用于热能和电能两种能量形式的相互转换，不论是作为电源发电还是作为制冷器制冷都有其他方式所不具备的其所独有的优势而受到人们的青睐，如它可以不需液化或汽化液体及汽轮发电机这套复杂而昂贵的工艺过程实现热能与电能间的直接转换，尤其是其可移动、性能稳定、寿命长是其他各类电源无法比拟的而成为远程探测器（如火星探测器）的首选电源和无污染致冷等所追求的目标。
目前和在不远的将来温差电材料的应用领域可大致概括于表 1]5[最初，热电材料主要在太空探索等一些特殊领域被应用。
20世纪60—70年代，美国、俄罗斯等国家就研究和开发了铅-碲系中温热电偶臂以及硅-锗系高温热电偶臂，并将其用作太空飞行器#微波无人中继站和地震仪等的特殊电源。
1962年，美国首次将热电发电机应用于卫星上，开创了研制长效远距离、无人维护的热电发电站的新纪元。
此后，美国相继在其阿波罗月舱，先锋者、海盗、旅行者、伽利略和尤利西斯号宇宙飞船上使用以各种放射性同位素为热源的温差发电装置，取得了很好的效果。
随着能源供应的日益紧张，利用低品位能源和废热进行发电对解决环境和能源问题的重要性日益显现。
美国能源部#日本宇宙航天局等发达国家的相关部门都将热电技术列入中长期能源开发计划。
早在20世纪80年代初，美国就完成了500—1000W军用温差发电机的研制。
而后，日本开发出利用太阳能发电的光电-热电复合发电系统，而且建立了利用垃圾焚热余热发电的500W级示范系统。
近年来，美国、德国、日本已开发了利用汽车尾气发电的小型温差发电机。
(十一五)以后，我国科技部也将热电转换研究列入国家重点基础研究发展计划（973）。
热电发电在国内的应用还处于研发和起步阶段，而基础理论研究取得了较大进展!如何制造出高性能的热电发电器件，提高热电转化率是国内亟待解决的问题。
近年来由于在技术上热电材料性能的不断提升，及环保等因素，利用热电转换技术，进一步将大量废热回收转为电能的方式，普遍得到日、美、欧等先进国家的重视。
低温余热、特别是140℃以下的废热再利用，增加了热电发电的竞争力，一些新兴应用研究诸如垃圾焚烧余热、炼钢广的余热、利用汽车以及发动机尾气的余热进行热电发电，为汽车提供辅助电源的研究也正在进行，并且有部分成果已实际应用。
3.1、温差发电温差发电是热电材料基于塞贝克效应在能源供应方面的重要应用。
如图2所示，最基本的温差发电单元由半导体热电材料制成的B型和+型电偶臂组成，两种类型的热电偶通过铜流片连接起来。
当冷#热两端出现温差时，会有电压产生，相当于一个输出电源。
图2 温差发电原理示意图Fig.2 Fundamental sketch of thermoelectric power3.2 温差制冷温差电致冷与温差发电相反!其基于帕尔贴效应将电能转换成热能，进而可以制造出温差电制冷机。
如图3所示，当n端接正极、p端接负极时,n型半导体中的负电子和p型半导体中的正电子(空穴)都从热电结中将热量带到下面的基板,从而使热电结的温度降低。
此制冷装置不需要压缩机，也无需氟利昂等制冷剂，而且具有结构简单#体积小、重量轻、作用速度快、可靠性高、寿命长、无噪声等优点。
此外，热电冷却不需要像机械制冷那样不断填充化学消耗品，没有活动部件，也就没有磨损，维护成本很低]6[。
图3 温差制冷原理示意图Fig.3 Fundamental sketch of thermoelectric cooling目前较实用的热电材料主要有 Bi2Te3、PbTe 和 SiGe 合金, 分别使用在室温中温( 400 ~ 700 K) 及高温区域。
Si和Ge都属于Ｗ族元素,化学键为共价键,晶体结构为金刚石结构,是性质极为相似的半导体材料。
SiGe合金最显著的特点是可以形成连续固溶体,其禁带宽度、晶格常数等物理性质随组分变化而连续改变。
当Si和Ge形成合金后,SiGe合金的热导率较之单质SiGe有大幅度的下降。
而载流子迁移率的下降则不太明显,从而可以通过合金化途径获得较大的温差电优值。
这是因为Si和Ge形成固溶体合金时,由于Si原子和Ge原子的随机性分布造成晶格失配,在原晶格点阵中引人了大量的点缺陷,这种点缺陷仅在短程范围内引起晶格形变,但不会改变晶格的长程有序状态,其结果是使对热导率起主要作用的高频短波声子被强烈散射,使得晶格热导率下降和热电优值提高]7[。