热电薄膜与薄膜温差电池研究进展

热电材料是一种能够实现热能和电能直接相互转换的绿色环保型功能材料。近年来研究发现,薄膜热电材料及其器件有高的热电转换效率和实用性,具有重要的研究价值和市场实用价值。本文首先介绍国内外低温B-i Sb-Te系热电薄膜材料的研究现状,在阐述提高B-i Sb-Te系薄膜热电材料性能的方法、途径以及其应用的基础上,介绍了热电薄膜制备技术方面的关键科学问题所在。其次介绍了国内外薄膜温差电池的研究进展和发展趋势。在总结薄膜热电材料及其器件发展历史和分析热电理论的基础上,阐述了薄膜温差电池方面的研究进展和关键技术所在。

Bi-Sb-Te基热电薄膜温差电池离子束溅射制备与表征

本文采用离子束溅射Bi/Te和Sb/Te二元复合靶,直接制备n型Bi2Te3热电薄膜和p型Sb2Te3热电薄膜.在退火时间同为1h的条件下,对所制备的Bi2Te3薄膜和Sb2Te3薄膜进行不同温度的退火处理,并对其热电性能进行表征.结果表明,在退火温度为150℃时,制备的n型Bi2Te3热电薄膜的Seebeck系数最大,为-148μVK-1,功率因子也达到最大,为0.893×10-3Wm-1K-2;在退火温度为200℃时,制备的p型的Sb2Te3热电薄膜的Seebeck系数为+117μVK-1,功率因子达到最大,为0.797×10-3Wm-1K-2.因此,本文分别选取了150℃退火温度下制备的Bi2Te3薄膜和退火温度为200℃下制备的Sb2Te3薄膜作为薄膜温差单体电池的p型和n型薄膜层.结果表明,在冷热端温差为50K的条件下,薄膜温差单体电池的输出电压为15.26mV,最大的输出功率为0.129μW.