研究人员在热电器件转换效率与功率密度上取得重大突破

　　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。

　　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。
　　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。