熱電能源材料研究進展

趙立東1，張德培，趙 勇

(1.北京航空航天大學材料科學與工程學院，北京 100191; 2.西華大學先進材料及能源研究中心，四川 成都 610039)

·先進材料及能源·

熱電能源材料研究進展

趙立東1，張德培2，趙 勇2

(1.北京航空航天大學材料科學與工程學院，北京 100191; 2.西華大學先進材料及能源研究中心，四川 成都 610039)

在介紹熱電材料的背景、發展歷史、主要應用的基礎上，概括了目前提高熱電材料性能的方法。主要包括：通過態密度共振和能帶簡并來提高Seebeck系數；通過摻雜點缺陷、納米結構和多晶晶界等方法對聲子進行全方位散射來降低晶格熱導率；通過基體和納米第二相的能帶對齊來維持電傳輸性能；使用本征低熱導率材料等。最后對熱電材料的研究進行了總結和展望。

熱電材料；電導率；Seebeck系數；熱導率

隨著社會的進步，能源和環境問題已成為新世紀人類面臨的最嚴峻挑戰。熱電材料可在熱能與電能之間進行直接轉換，具有體積小、可靠性高、不排放污染物、適用溫度范圍廣、環境友好等特點，成為目前的研究熱點。熱電材料的發電效率主要由熱電材料的性能優值ZT來決定。ZT= (α2σ/к)T，其中к為熱導率,σ為電導率，α為Seebeck系數 (溫差電動勢)，T為熱力學溫度，α2σ定義為功率因子。理想的熱電材料需要具有優良的電導率和大的Seebeck系數，同時需要很低的熱導率к，而這幾個熱電參數之間的復雜關系使得獲得高的熱電優值ZT成為巨大的挑戰[1]。

本文介紹通過能帶工程來提高Seebeck系數、全方位聲子散射來降低熱導率、能帶對齊來維持電導率，以及一些具有本征低熱導率熱電材料的研究進展，并綜述熱電能源材料的主要發展趨勢?！?br>