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爱集微打破单级热电器件转换效率与功率密度记录，研究人员在热电器件研究中取得进展


集微网消息 ， 长期以来 ， 热电器件的研究聚焦在如器件能量转换效率的最大化 ， 而功率密度一直被忽略 。 开发同时具有高转换效率和高功率密度 ， 即：“双高”热电发电器件 ， 已成为推进热电发电技术实用化的关键 。
最近 ， 中国科学院上海硅酸盐研究所陈立东研究员、柏胜强正高级工程师团队与浙江大学朱铁军教授合作 ， 提出了由“器件设计”指导“材料优化”的反向设计策略 ， 利用“功率因子优先”和“热导率匹配”准则实现了器件的“双高”性能 。
爱集微打破单级热电器件转换效率与功率密度记录，研究人员在热电器件研究中取得进展
本文插图
基于该策略 ， 通过有限仿真模拟提出了双高器件所需的n型和p型半赫斯勒材料最佳匹配的热导率和功率因子范围 。
根据这一结果 ， 通过调节n型材料的载流子浓度 ， 获得了最佳的功率因子以及与p型材料匹配的热导率 。 在未使用最高zT值热电材料的条件下 ， 器件在温差为680K时最大转换效率达到10.5% ， 最大功率密度达到3.1Wcm-2 ， 同时打破了单级热电器件转换效率与功率密度的记录 。
中国科学院上海硅酸盐所官方消息显示 ， 反向设计策略改变了传统单一追求高zT值和高转换效率的热电材料和器件的研究思路 ， 为可实用化高性能热电器件的设计研发提供了新途径 ， 可推广应用于其他热电材料体系 。
【爱集微打破单级热电器件转换效率与功率密度记录，研究人员在热电器件研究中取得进展】目前 ， 该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会的资助和支持 。 （校对/若冰）


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