菲涅耳聚光下半导体温差发电组件性能研究

采用菲涅耳透镜汇聚太阳辐射,提高半导体温差发电组件的热端温度,冷端利用散热片进行散热.从热流密度的角度建立了半导体温差发电片理论分析模型,实验基于稳态的条件下,忽略冷热端之间以及电臂间的空气对流和辐射,研究菲涅耳聚光下半导体温差发电组件的性能,推导出了半导体温差发电片的温度梯度d T/dx关系式,获得了输出电流、输出功率及热电转换效率的表达式.研究表明:随着电阻比率a(RL/R)的增大,半导体温差发电器件的输出电流I减小,输出功率P和转换效率ηhe先增大后减小,且在a=1时,其输出功率和转换效率最高.随着温差比率b(?T/T_(H2))的增大,无论a取何值,其输出功率P和转换效率ηhe均增大.实验研究中,半导体温差发电片应偏离菲涅耳透镜焦平面一定距离以获得较好输出特性.通过温差发电片的不同串并联组件可获得相应输出电压.

Bi_2Te_3基温差发电组件的热应力和结构参数选择

温差电材料性能决定了温差发电组件(TEM)的发电功率及转换效率,而在使用过程中由于环境因素的影响,对其机械性能也提出了一定的要求。热压法制备的Bi2Te3基温差电材料密度和强度均有提高,缓解了区熔法制备的Bi2Te3基温差电材料在平行于晶体方向上易发生解理破坏的问题,但还不能完全避免。通过分析Bi2Te3基温差电材料沿解理面破坏的可能性,优化其结构尺寸,得到了机械性能更好的温差发电组件,为改善温差电组件热应力指明了方向。

碲化铋温差发电组件的寿命试验及其分析

通过寿命试验研究了TEG1-127-1.4-1.6-250型碲化铋材料温差发电组件在模拟使用过程中电输出性能的衰减规律,并讨论了碲化铋材料制备工艺对温差发电组件可靠性的影响。研究表明,在热面温度250℃,2 250 h的寿命试验中,碲化铋材料温差发电组件的电输出性能衰减速率随时间的增加不断减小。热压制备碲化铋材料发电组件的最大输出功率与区熔制备碲化铋材料发电组件相当,但热压碲化铋材料组件的可靠性高于区熔碲化铋材料组件,其开路电压,动态内阻及最大输出功率随时间的衰减速率均大大低于区熔材料组件。

一种温差发电模块的研制及其性能测试

基于低温热源余热的回收再利用研制了温差发电模块。温差发电模块由4只温差发电组件电串联、热并联构成。温差发电组件采用了新的制作工艺,引入化学镀镍和整体焊接工艺技术,提高了焊接浸润性和可靠性。利用电子负载模拟实际应用对温差发电模块进行了放电试验,绘制了电流-电压-电功率和温差-电功率曲线。测试结果表明温差发电模块在焊料允许温度范围内,温差越大发电功率越大,其中在热面温度200℃,冷面温度30℃时开路电压和电功率为24.96 V和8.96 W。

泽贝克/佩尔捷效应演示实验

应用半导体温差发电模块制作了半导体温差发电演示装置,该装置可直观演示泽贝克效应及佩尔捷效应,同时还具有测量泽贝克系数等功能.