热电材料

热电材料以强烈或方便的形式表现出热电效应。

该热电效应是指由其中a现象温度差产生的电位或电位产生的温度差。这些现象更具体地称为塞贝克效应（从温差产生电压）、珀尔帖效应（用电流驱动热流）和汤姆森效应（当同时存在电流和温度梯度时，导体内的可逆加热或冷却）。虽然所有材料都具有非零热电效应，但在大多数材料中，它太小而无用。然而，具有足够强的热电效应（和其他所需特性）的低成本材料也被考虑用于包括发电和制冷在内的应用。最常用的热电材料是基于碲化铋（Bi2在3）。

热电材料在热电系统中用于特殊应用中的冷却或加热，并且正在研究作为一种从废热中再生电力的方法。

这些材料的生产方法可分为基于粉末和晶体生长的技术。基于粉末的技术提供了出色的能力来控制和保持所需的载体分布、粒度和组成。在晶体生长技术中，掺杂剂通常与熔体混合，但也可以使用气相扩散。在区域熔化技术中，不同材料的圆盘堆叠在其他圆盘上，然后当移动加热器引起熔化时，材料彼此混合。在粉末技术中，不同的粉末在熔化前以不同的比例混合，或者在压制和熔化之前以不同的层堆叠。

有一些应用，例如电子电路的冷却，需要薄膜。因此，也可以使用物理气相沉积技术合成热电材料。利用这些方法的另一个原因是设计这些阶段并为批量应用提供指导。

热电材料可用作冰箱，称为“热电冷却器”或在控制其操作的珀尔帖效应之后的“珀尔帖冷却器”。作为一种制冷技术，帕尔贴制冷远不如蒸汽压缩制冷常见。Peltier冷却器（与蒸汽压缩式冰箱相比）的主要优点是它没有活动部件或制冷剂，并且尺寸小且形状灵活（外形）。

珀耳帖冷却器的主要缺点是效率低。据估计，在大多数应用中，需要ZT>3（大约20-30%卡诺效率）的材料来代替传统的冷却器。今天，珀尔帖冷却器仅用于利基应用，尤其是小规模应用，在这些应用中效率并不重要。

热电效率取决于品质因数ZT。ZT没有理论上的上限，随着ZT接近无穷大，热电效率接近卡诺极限。然而，直到最近，还没有已知的热电体的ZT>3。2019年，研究人员报告了一种ZT介于5和6之间的材料截至2010年，热电发电机服务于效率和成本不如可靠性、轻质和小尺寸重要的应用领域。

内燃机可捕获燃料燃烧过程中释放的能量的20-25%。提高转换率可以增加里程数，并为车载控制和生物舒适（稳定控制、远程信息处理、导航系统、电子制动等）提供更多电力。有可能转移能量从发动机（在某些情况下）到汽车中的电气负载，例如电动助力转向或电动冷却液泵操作。

热电联产发电厂将发电过程中产生的热量用于替代用途。热电可以在此类系统或太阳能热发电中找到应用。