文 献 综 述

一、引言

十九世纪以来，全世界不论是经济还是科技都得到了迅猛发展，然而发展的同时却伴随着过度的开采以及环境的污染。化石燃料等不可再生能源的逐年减少，由化石燃料、煤炭等传统能源消耗引发的各种环境问题也日益凸显，世界能源危机和环境污染加剧。人类社会迫切的需要环境保护型，可再生型的新能源、新材料，迫切需求开发一种可以减少化石燃料的燃烧及回收利用废弃热能的新技术。作为可以利用废弃热能转换为电能的热电技术逐步进入人们的视野，热电材料、热电器件的研究和应用使得废热转换成电能成为可能并可以有望取代化石燃料来缓解全球气候变暖问题。

热电材料又叫做温差电材料，是一种可以通过固体内部载流子运动把热能直接转换成电能，以及用电能进行制热或者制冷的的半导体功能材料。热电材料能够实现热能和电能的直接转化，且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，在环境问题日益严峻的型式下，环境友好的热电材料非常具有发展空间。近年来，氧化物热电材料由于具有抗氧化、耐高温、不含有毒化学元素且价格低廉等优点，因而受到了广泛关注。其中，BiCuSeO基热电材料由于具有较低的热导率和较高的Seebeck系数，热电性能优异，且原料储藏丰富、价格低廉、安全无毒，被认为是一种具有潜在应用前景的新型热电转换材料。

二．热电材料

2.1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]。

2.2 热电材料性能参数

1911年，德国 Altenkirch^[2]提出热电制冷和发电理论，指出了评估热电材料性能的评估标准，即性能好的热电材料需要具备：较大的Seebeck系数S，以确保材料能够表现明显的热电效应；较小的电阻率ρ，可以尽可能降低焦耳热的产生；同时还应该具有较小的热导率κ，使得热能尽可能聚集在接触点处。从而提出了一个无量纲因子ZT 值来评估，即：