הקשר בין התנהגות חשמלית וחומרי מינון במכשירים הירומאלקטריים

(המכשירים הבין-לאומיים הם ממירי אנרגיה מוצקים שמשנים ישירות את הנפיחות לטמפרטורה לתוך מתח חשמלי ולהיפך.הם מושכים עניין מחקר אינטנסיבי כי הם מאפשרים ייצור חשמל נקי מחום פסולת, לספק קירור מקומי ללא קירור, ומציעים הפעלה נקייה תחזוקה בסביבות מרוחקות או קשות (למרות היתרונות האלה, אימוץ נרחב של טכנולוגיית תרמואלקטרית מוגבלת מבחינה היסטורית על ידי יעילות נמוכה יחסית של מחזור:

מידע על חומרים ב-Thermoelectric Semiconductors

[ב]העיקרון, הדוגמת האטומים הזרים ל-Aliattice קריסטל מארחת בחומרים תרמואלקטריים – שבדרך כלל הם מוליכים למחצה או סמימטאלים – משנים את מבנה הלהקה האלקטרונית על ידי הצגת מדינות ליד המוליכים או להקות הוולנטיות (כאשר אטומים מונים תורמים ללהקת המוליכים, החומר הופך ל-FLT:0ntypeal-Falures (ne-Flasticialure)

(ב) [17] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[1924]], [[1924]]]] ב[[1924]],

הקשר הישיר בין רמת מינון ותפקוד חשמלי

(ב) במשטר הפינגוויון הנמוך (הנמוך) עולה ממונוטונית ככל שהריכוז עולה יותר (הנושאות בעלות נמוכה יותר) זמינות להובלה הנוכחית, והניידות נופלת רק לאט, משום שהתפזרות חלשה.לדוגמה, ברמות הדו-ממדיות של ה-Doubled (10:0BiFLT:12Falple) ב-D3Fallowd)

עם זאת, היחסים אינם ליניאריים ללא הגבלת זמן.ברמות מינון גבוהות מאוד, כמה מנגנונים הקשורים להגביל את העלייה נוספת - או אפילו הפוך את המגמה.הפיזור הבלתי חוקי הופך דומיננטי, צמצום חמור של ניידות נושא.בנוסף, הגבול הסוביליות של הדונט עשוי להגיע; מעבר לנקודה זו, שלבים משניים או רווחים טרום-תאכסטים, אשר פועלים כמו מרכזי פיזור נוספים ורמות יכול להיות להגיע לדרגה גבוהה יותר של מערכת חשמל, גם כן.

התוצאה היא "שטח דו-ממדי" אופייני לכל חומר: עלייה ראשונית בתשואות של תשואות חזקות בהתנהלות, אך בסופו של דבר מושגת רמה או מקסימום, זיהוי אופטימלית זו – שבו FLT:0 ⁇ FLT:1 הוא גבוה בעוד ש-FLT:2 מיקרו-FLT 3 עדיין סביר - הוא אתגר מרכזי בעיצוב תרמואלקטרי.

אופטימיזציה של ביצועים נורמטיביים: התפקיד של איור של Merit

(ב) [17] , ]] ,[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]

(ה) ,ההתמדה של ה- ZT – התנהגות מקבילה – מושפעת גם מביצועים חשמליים מוגברים, מגיעה עם תרומה אלקטרונית גבוהה יותר להתנהלות תרמית (באמצעות חוק ה-Wiedemann-Franz, FLT:0745FLT) להפחתה חלקית של חומרים LT:2eFLT 3=FLT3=Fal=Ral LT5, שבו ניתן לחלק את ה-FLT5, כאשר הוא יכול להיות LT5, כלומר, כאשר הוא למעשה, כלומר, כלומר, אם הוא מספר .

(ב) [[1924]]]] [[1924]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]] [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1966]]]]]] [[1966]]]]]]]], [[1966]]]]]] [[1966]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[[[1924]]]]]] [[1924]] [[1966]] [[[[1966]] [[1924

אסטרטגיות שימוש מעשי בחומרים משותפים

מגוון רחב של תרכובות תרמואלקטריות פותחו, כל אחת עם גישות doping מותאמות. להלן הן דוגמאות ייצוגיות הממחישות כיצד מוליכות חשמלית נשלטת באמצעות doping חומרי.

מדרש (ב"ג): "בְּהִיתִיתִיתִיא" (בְּבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתָּבְתֶּם:

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

שם הספר בלועזית : The Lead Telluride (PbTe)

PbTe הוא תרמואלקטרי קלאסי (500-900 K) P-type doping מושג עם נתרן (Na) או thallium (Tl), בעוד n-type doping משתמש ביוד (I) או bismuth (Bi) אסטרטגיה מוצלחת במיוחד הוא "רמתרסון" לעשות עם Tl, אשר מעוות את צפיפות המדינות כדי לשמור על רמה גבוהה של 750 k יעיל.

Skutterudites

Skutterudites (למשל, CoSbFearLT:0) 3Felo1) מכיל כלובים גדולים שניתן למלא עם אטומים אורחים כגון אלמנטים נדירים של אדמה (Ce, Yb, Ba) מילוי אלה מהירויות "מפריע" אשר מתפזרים פוני, צמצום התנהגות תרמית סימטרית סימטרית סימטרית סימולציה, באופן קבוע, אטומי מילוי אטומים , הם מעל אטומים ZTKTKT.

חצי הית'ר מתמלא

(ב) ⁇ חצי-הלר (למשל, טיניקן, ז'ר נייבן) הם חזקים ויציבים מבחינה מכנית ויציבה, מה שהופך אותם אטרקטיביים עבור הדור של כוח-הטמפרטורה גבוהה.הם באופן טבעי יש ריכוזים נמוכים; לעשות עם אלמנטים כמו Sb, Ta, או V (עבור N-type) מעלה את הביצועים של LTFIR3:2DN3D.

טינטי סלנג (SnSe)

סנסה משכה לאחרונה תשומת לב להתנהלות תרמית אולטרה-נמוכה שלה ותיעוד ZT > 2.6 ב 923 K ב גבישים בודדים. Doping SnSe עם נתרן (Na) או כסף (Ag) מציג חורים ומגדיל את מוליכות חשמלית לאורך צירי B-Axis. עם זאת, תכונות aisotropic אומר כי doping והתנהלות הם עצמאיים, אופטימיזציה.

טכניקות מינון מתקדמות לOvercome Limitations

ככל שהדופינג תת-מגזרי המקובל מגיע לגבולותיו, החוקרים פיתחו אסטרטגיות מתוחכמות לריכוז של חברת Decouple המוביל מהניידות.

שינוי מינון

במודולציה doping, נושאי מטען מופרדים מרחבית מהאטומים הדונט המספקים להם. גישה נפוצה היא להטמיע דואטים קוונטיים או ננומטריים של מוליכים למחצה מבוקשים במטריקס של אותו חומר.נשאים לשפוך מן המבואים לתוך הממטריקס, שבו הם חווים פחות אימפולסיביות מופרעת כי dores נשאר להוכיח את זה כדי להגדיל את ה-Sbate טכניקה.

דלתא עושה

דלתא מחלחלת אל מטוס אטומי יחיד בתוך החומר.הנושאות נכנסות לשכבות הסמוכות ועוברות בערוץ גבוה-מוביליות.דלתא doping נעשה שימוש בסופרלטי תרמואלקטרי דק, כגון PbTe/PbSe מבנים, כדי להגביר את ההתנהגות תוך שמירה על cobact.

שילוב פתרונות וסולידריות

(ב) יצירת פתרונות מוצקים (למשל, ביפאל:0.2.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.13 .13

ננודור בשילוב עם Doping

ננוור – אכילת דגנים או הכללות בקנה מידה ננומטר – מפיץ גבולות דגנים רבים המתפזרים באמצע עד לקווי פוני אורך גלי ארוך.כאשר בשילוב עם מינון כבד, ניתן להשיג בו זמנית ריכוז נושא גבוה ו מוליכות תרמית נמוכה.המפתח הוא להבטיח כי גבולות הדגנים אינם מתפזרים באופן חמור את נושאות המטען הנכון או מינון מודולציה יכול להקטין את הסיכון הזה.

אתגרים וכיוונים עתידיים ב Doping Thermoelectrics

למרות עשרות שנים של התקדמות, כמה אתגרים יסודיים נשארים.FLT:0Dopant solubilityFLT:1 ב lattice המארח הוא לעתים קרובות מוגבל; מעל זה הגבול מוביל לשלבים משניים כי ביצועים מעוותים. יתר על כן, את הסולל עצמו הוא תלות טמפרטורה, כלומר את מינון אופטימלי בטמפרטורה הסינתזה עשוי לא להיות איזון אופטימלי בטמפרטורה הפעלה.

אתגר נוסף הוא ה- 0 (FLT:0)convergence of אלקטרונית ורמיקולנוע עיצוב תרמי FLT:1 באופן אידיאלי, doping צריך למקסם את מוליכות החשמל בעת צמצום התנהגות תרמית של lattice. חלק מהדוגזים, כגון אלמנטים נדירים של אדמה ב skutterudites, לשחק תפקיד כפול על ידי דו-ידי נושאי מסהרסנסים וטרטים כדי לפזר phonons.

לבסוף, מגבלות הייצור מגבילות את טווח טכניקות מינון מעשי.ליישומים בקנה מידה גדול (למשל, שחזור חום פסולת רכב), מינון חייב להיות הדדי, יעיל, ותואם לנתיבי עיבוד קיימים כגון אבקת מתכת או היתוך.FLT:0ScalabilitycioFLT:1 נשאר גורם מחלחל בין רשומות מעבדה למוצרים מסחריים.

במבט קדימה, למידת מכונה ובדיקות חישוביות גבוהות נעשה שימוש כדי להאיץ את גילוי של dopants אופטימליים.מאגרי נתונים של doping נכסים בשילוב עם חישובי תיאוריה פונקציונלית צפיפות יכול לחזות את השילובים המבטיחים ביותר של מארח ו dopant עבור טווח טמפרטורה נתון. אימות ניסיוני של התחזיות האלה הוא מתקדם במהירות, וכמה מערכות דונט חדשות עם ZT משופר כבר דווח.

מסקנה

חומר (Doping) הוא המחצב הישיר והעוצמתי ביותר לשליטה ב מוליכות חשמלית במכשירים תרמואלקטריים.על ידי התאמת ריכוז נושא, doping יכול להעלות את ההתנהלות על ידי פקודות גודל, אך הוא משפיע במקביל על יעילות ה-Seebeck ו מוליכות תרמית.

(ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]]: [ה] [ה] [ה]] [ה]]] [ה]]] [ה]]][ה']]]: [ה'] [ה']'[ה']'[ה']'[ה']']'[ה']'[ה']'[ה'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']']']'[ה'[ה'[ה'[ה']']']']']'[ה'[ה']'[ה'[ה']'[ה']']']'[ה']']'[ה'[ה']'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה