[发明专利]P型可逆相变高性能热电材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电材料领域，具体涉及一种新型可逆相变高性能热电材料，尤其是P型硒化铜基热电材料及其制备方法。

背景技术

热电转换技术是利用半导体材料直接进行热能和电能相互转换的技术，其原理是根据材料的赛贝克（Seebeck）效应和帕尔帖（Peltier）效应实现热电发电和热电制冷。该技术在应用上具有无污染、无机械传动、无噪音、可靠性高等优点，可广泛应用在工业余废热的回收利用、空间特殊电源、微型制冷器件等领域。近年来，由于日益严重的能源短缺和环境污染问题，热电材料的研究越来越受到重视。

热电材料最佳能量效率与工作的高低端温度和材料本质性能相关，其中材料的热电性能由无量纲的ZT值决定，具体定义为：ZT=S²σT/κ，其中S表示塞贝克系数，σ表示电导率，T是绝对温度，κ为材料的热导率。材料的ZT值越高，热电能量的转换效率也越高。

热电材料在制冷领域的应用主要是微器件制冷。依据帕尔贴效应，在P、N两类不同类型热电材料经导流片连接成的π型器件中，当有电流通过时，器件一侧吸热制冷，而另一侧放热。描述热电制冷器的性能参数主要包括制冷效率、最大制冷量和最大温差。制冷效率为制冷量和输入电能的比值，取最佳输入电流工作状态时，最大制冷效率为：

ηmax=ToTh-To·(1+2T)1/2-Th/To(1+ZT)1/2+1]]>

其中T_o、T_h分别为冷热端温度，为两者平均温度,ZT为热电制冷器的平均热电优值。最大制冷量是在器件处于最佳电流工作状态，并且器件两端的温差为零时的制冷量：

Qomax=12·(Sp-Sn)2T02R]]>

其中S_p、S_n为制冷器P型和N型材料的塞贝克系数，R为制冷器件的电阻。器件工作时，在无外加热负载的情况下，冷热端所产生的温差为

I为输入的电流，K为器件两臂的总导热系数。若热电制冷器在相应最佳电流工作时，器件冷热端所能建立的温差为最大温差：