美研究人员打破保持15年的热电转换性能纪录

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美国西北大学及密歇根大学的研究人员在2014年4月16日发行的学术期刊《Nature》上发表论文称，用将温度差转换成电力的热电转换材料得到了ZT＝2.6的值。ZT值是表示热电转换元件性能的系数，数值越大热电转换性能就越高。原来的最高值为2.4，于1999年公布，此次刷新了这个保持了15年的纪录。

此次开发出的材料是硒化锡（SnSe）单晶体，并不是新材料。高达2.6的ZT值是在斜方晶系晶体的b轴方向上测量得到的，而c轴（主轴）方向上为2.3，a轴方向更是大幅降低至0.8。

ZT值所呈现的如此之大方向依存性，原因在于Sn与Se的结合形态。在b轴方向上，Sn与Se形成锯齿状曲折的结合形状，晶格振动（声子）非常小，使电子容易流动。

1999年发布的ZT值为2.4的材料采用超晶格结构，这种结构中，碲化铋（Bi2Te3）与碲化锑（Sb2Te3）以非常薄的状态相互层积。这种材料很难实现量产，在实用方面无法发挥出色的性能。

而此次的材料价格低廉，材料结构也很简单，因此将会给产业界带来巨大冲击。利用温度差的能量来获取电力的转换效率可通过高温端与低温端的温度比Tc/Th和ZT来计算。Tc/Th=0.5、ZT=2.6时，转换效率约为18％。（作者：野泽 哲生，日经技术在线！供稿）