热电材料具有体积小，质量轻，坚固，无噪音，寿命长，无污染，易控制等优点，能现温度与电能的转换，在环境问题日益严峻的当今是很有发展空间的新型能源材料。

一.热电材料

1.1热电材料基本原理

温差发电基本原理是基于热电材料的塞贝克效应发展起来的一种发电技术,将P型和N型两种不同类型的热电材料（P型是富空穴材料，N型是富电子材料）一端相连形成一个PN结，如图1，置于高温状态，另一端形成低温，则由于热激发作用，P（N）型材料高温端空穴（电子）浓度高于低温端，因此在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就开始向低温端扩散，从而形成电动势，这样热电材料就通过高低温端间的温差完成了将高温端输入的热能直接转化成电能的过程。单独的一个PN结，可形成的电动势很小，而如果将很多这样的PN结串联起来，就可以得到足够高的电压，成为一个温差发电器[1]。

图1.热电效应原理图

1.2．Seebeck效应

Seebeck 效应又称为温差电效应，是指在两种不同金属构成的回路中，如果两个接头处的温度不同，发现了回路中有一电动势存在。Seebeck效应的大小可以通过Seebeck系数（温差电动势率）来表征Seebeck系数定义：Sab = dV/dT式中：dV为电压降；dT为温度差。对于两端尚未建立起温差的孤立导体，其载流子在导体内为均匀分布，当温度梯度在导体内建立后处于热端的载流子就具有较大的动能，趋于向冷端扩散并在冷端堆积使得冷端的载流子数目多于热端，这种电荷的堆积将使导体内的电中性遭到破坏，另一方面电荷在冷端的积累导致在导体内建立一个自建电场。以阻止热端载流子向冷端的进一步扩散，这样当导体达到平衡时。导体内无净电荷的定向移动此时在导体两端形成的电势差就是Seebeck 电势[2]。

1.3热电优值

热电材料的热电性能用无量纲热电优值ZT表征：ZT =S2Tσ /κ其中S为塞贝克系数；σ为电导率；κ为热导率。材料要有高的ZT值，应有高的塞贝克系数，高的电导率和低的热导率。这几个参数是相互关联的，而不是相互独立的，ZT值的优化就成为研究的目标，提高热电优值的方法主要有晶格掺杂降低材料维数[4]。