Phononic Thin-Film Thermoelectric Generators - HotTEG

En termoelektrisk generator är en apparat som kan direktkonvertera värmeenergi till elektricitet. Denna typ apparat är användbar i stort sett överallt, eftersom värme ständigt finns runt oss och spillvärme alstras i de allra flesta processer. Värmeförluster är den primära mekanismen som leder till minskad effektivitet i nästan alla förlopp. Det uppskattats att av den primära energin som används av människor (från gas, olja, kol, etc.), så används endast en tredjedel effektivt, medan två tredjedelar går förlorat, i första hand i form av spillvärme. De konventionella energikällorna närmar sig snabbt sina begränsningar och det är nödvändigt att hitta nya sätt att utnyttja den tillgängliga energin. I detta avseende, är det fördelaktigt att ta tillvara på den stora mängd energi som går förlorad som värme och konvertera den till användbar elektricitet. Idag är användandet av termoelektriska system relativt begränsad på grund av den låga konverteringseffektiviteten och höga kostnaden. Detta gör att vinsterna med att utveckla effektiva termoelektriska material är mycket stora. I dagens kommersiella termoelektriska apparater används Bi2Te3, som fungerar för temperaturer under 200℃. Detta material är dock skadligt för vår miljö och dessutom kostsamt. Under de senaste 15 åren har ett antal olika potentiella termoelektriska material undersökts, till exempel baserade på supergitter, stora enkristallina eller poly-kristallina bulkmaterial, i allt från både halvledare och halvmetaller till keramiska oxider. Kisel är ett vanligt förekommande material som används flitigt inom modern elektronik. Kisel har i naturlig form mycket låg termoelektrisk effektivitet och är därför oanvändbart för termoelektrisk användning. Det är dock möjligt att öka den termoelektriska effektiviteten hos kisel kraftigt genom att ge att strukturera materialet med en speciell teknik på nanoskala, och på det sättet göra det användbart som termoelektriskt material. Det är just en sådan strukturering som föreslås i detta projekt. Ett lyckat projekt kommer kunna leda till högpresterande och kostnadseffektiva termoelektriska apparater baserade på kisel.

Participants

Johan Liu (contact)

Professor vid Chalmers, Microtechnology and Nanoscience (MC2), Electronics Material and Systems Laboratory

Collaborations

Uppsala University

Uppsala, Sweden

Funding

Swedish Research Council (VR)

Funding Chalmers participation during 2015–2018

Related Areas of Advance and Infrastructure

Sustainable development

Driving Forces

More information

Created

2015-07-14