半导体热电材料料的转换率如何计算

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2012-03-25 02:21 标签： 半导体热电材料
高性能热电能量转换材料获奖_科普知识_中国百科网
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高性能热电能量转换材料获奖
    ????光明日报上海1月12日电?通讯员张宇航?记者曹继军、颜维琦从中国科学院上海硅酸盐研究所获悉，该所自2001年组建由陈立东研究员领衔的研发团队开展热电能量转换材料研究，经过多年努力，在热电材料的多尺度微观结构调控与性能优化方面取得重大进展，斩获国家自然科学二等奖。????热电材料是一种只要材料两端存在温差就可以进行发电，反之也可以利用电进行制冷的材料。上海硅酸盐所张文清研究员介绍，高性能热电材料研发是发展热电转换技术的关键，而热电材料的微结构调控如同在头发丝的十万分之一的尺度上走翘翘“盘”，通过多个条件的同步调节寻找到具有最佳性能的结构，该结构需要能使电流很快通过、同时阻碍热量通过的特点。张文清研究员将其比喻为“人行道中的指示灯”，在保证车辆不通过的同时，行人迅速通过。该所运用“典型实验-理论-再实验”的研究方法，结合物理测量和计算模拟，研制出多原子填充方钴矿，显著降低了材料的热导率，获得了目前块体材料报道最高水平的热电性能。下一步，该研发团队将寻找更低成本的高性能热电材料以期实现广泛应用。
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我系何佳清教授研...
我系何佳清教授研究组发现世界上转换效率最高的块体热电材料
& & & &日，我系何佳清教授研究组以南科大为第一作者和通讯作者单位同时在自然Nature子刊《自然通讯》Nature Communications和化学类顶级期刊《美国化学志》Journal of theAmerican Chemical Society上分别在线刊出了题为&Broadtemperature plateau for thermoelectric figure of merit ZT&2 in phase-separated PbTe0.7S0.3 &和&Origin of the high performance in GeTe-based thermoelectric materials upon Bi2Te3doping&两篇关于热电材料的科研论文。
& & & &热电材料是一类可实现热能和电能直接相互转换的新型功能材料，在深层空间航天器电源、移动式电源以及制冷等领域已经得到长期应用，在工业余热和汽车尾气发电以及微小温差发电方面具有重要和广阔的应用前景。但是热电材料的一个主要的应用瓶颈是它的热电转化效率低，也就是说热电材料的平均热电品质因子（Figure of Merit, ZT）不高。
& & & &在《自然通讯》的论文中，何佳清教授研究组发现钾掺杂的碲化铅基块体热电材料具有高的热电性能（如下图所示）：不但ZT峰值非常高(~2.22)，而且高ZT(&2)温度区间也非常宽(&250oC)，从而在室温到623oC温度区间获得最高的平均ZT值1.56，对应的实验室热电转换效率世界上最高～20.7%。这种材料在能源转化和废气有效地利用等方面具有极大的应用前景，何佳清教授研究组正在与深圳市相关企业洽谈合作，尝试将实验室获得的高能量转换效率的新型热电材料产业化，以南科大为依托单位的相关专利申请已经被受理。
(平均)热电品质因子ZT和能源转化效率
& & & &本论文涉及材料合成、热电性能测试、透射电镜微观表征、理论计算等方面的工作，是由南科大何佳清教授研究组主导, 美国西北大学化学系以及北京航空航天大学材料系共同参与完成，其中教改班本科生通晓从2013年5月份起参与了该课题大量的理论计算工作。
& & & &在《美国化学会志》的论文中，何佳清教授研究组发现碲化铋掺杂可以大幅提升碲化锗基块体热电材料的性能，使其ZT峰值得到了90%以上的提升。他们利用能带结构（如下图所示）从电输运方面，并结合透射电镜从微观结构方面，对其热电性能提升的物理机理作出了详细和细致的探究，从而为提升碲化锗基以及相关体系热电材料的性能做出了理论依据，具有非常重要的指导作用。
从能带结构方面解释Bi2Te3掺杂引起的热电性能的大幅提高
& & & &本论文以相关理论计算为主旨，涉及材料合成、热电性能测试、透射电镜微观表征等方面的大量工作，是由南科大何佳清教授研究组主导，美国西北大学化学系、材料科学与工程系，美国密歇根大学物理系以及以色列本古里安大学材料工程系共同参与完成。
& & & &文章链接：/ncomms//ncomms5515/full/ncomms5515.html
& & & &http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja504896a
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地址：广东省深圳市南山区学苑大道1088号 电话：+86-755- 邮编：518055日美联合开发新热电材料 能量转换率实现倍增
仪器仪表世界网提示：日本大阪大学和美国俄亥俄州立大学等组成的研究小组成功将“热电材料”的能量转换率提高了一倍。　　据日本
日本大阪大学和美国俄亥俄州立大学等组成的研究小组成功将“热电材料”的能量转换率提高了一倍。
　　据日本共同社报道,热电材料是一种能将热能转化为电能的半导体，在汽车引擎等数百度高温工作环境中的能量转换率最高。由于引擎会向外散发大量热，用这种材料附包裹引擎可将热能转换为电能加以有效利用。&
　　大阪大学助教黑崎健表示：“以前效率低下不能达到实用水平。这项技术可以应用到环保车型等领域。”
　　研究小组在一种叫铅碲的物质里添加了铊后成功开发出新材料。以前添加的都是钠，使用铊后使电子结构发生变化，能量转换率提高了一倍&。今后需要解决的是铊的高成本问题和确保铅的安全性。据黑崎介绍，研究人员还考虑把新热电材料用作太空探测器的动力源。
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48小时点击排行& 美掺杂稀土将热电材料转换率提高25％
美掺杂稀土将热电材料转换率提高25％
摘 要：据美国物理学家组织网2月16日报道，美国能源部阿姆斯国家实验室的科学家发现，只需在一种热电材料中掺杂1％的稀土元素铈或镱，就可将这种热电材料的转换效率提高25％。该项目负责人伊维根?列文表示：“这是科
【题　名】美掺杂稀土将热电材料转换率提高25％
【作　者】无
【机　构】
【刊　名】《环境保护与循环经济》2011年 第2期 34-34页　共1页
【关键词】热电材料 掺杂稀土 转换率 热电转换效率 美国能源部 国家实验室 项目负责人 物理学家
【文　摘】据美国物理学家组织网2月16日报道，美国能源部阿姆斯国家实验室的科学家发现，只需在一种热电材料中掺杂1％的稀土元素铈或镱，就可将这种热电材料的转换效率提高25％。该项目负责人伊维根?列文表示：“这是科学家首次如此大幅度地提高热电转换效率。”
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热电材料,掺杂稀土,转换率,热电转换效率,美国能源部,国家实验室,项目负责人,物理学家
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