Img00175

179

m'n i ,

Rys. 3.36-1. Półprzewodnikowe ogniwo termoelektryczne:

1 — łącze gorące, 2 — łącze zimne, 3 - metalowa zwora,

T_t, T₂ — temperatury łącz gorącego i zimnego, Q_t, Q₂ — ciepło doprowadzane i odprowadzane, R, — rezystancja odbiornika elektrycznego

3.37. Sprawności osiągane w ogniwach TEL są jak dotychczas niewielkie (ok. 10%), ale istnieją realne szanse na ich podwyższenie do 15...20%, głównie przez polepszenie parametrów materiałów termoelektrycznych.

Podstawowym, kompleksowym parametrem określającym jakość materiału termoelektrycznego jest tzw. współczynnik dobroci Z, zdefiniowany jako: Z = a²y/X [K ’], gdzie: a jest współczynnikiem Seebecka w V/K, y — konduktywnością w Q^_l • cm ^_l, a X - przewodnością cieplną materiału w W-cm ^-l -K Przewodność cieplna zawiera składową fononową oraz elektronową A._d, uwarunkowaną przenoszeniem ciepła strumieniem elektronów.

Dla materiałów izolacyjnych wartość Z jest bardzo mała (< 10~¹⁴ K^_1) z uwagi na bardzo małe wartości y(<l(T¹²Q^-l,cm^-1), chociaż współczynnik a może osiągać wartości rzędu 10^-2 V/K (rys. 3.37-1).

Dla metali wartości Z jest również mała (chociaż znacznie większa niż dla materiałów izolacyjnych), gdyż a nie przekracza zazwyczaj wartości 2-10~⁵ V/K.

Jedynie w półprzewodnikach (w których wartość y/X jest co prawda nieco mniejsza niż w metalach, ale wartość a jest co najmniej o 1...2 rzędy wielkości większa) uzyskać można wartości Z w granicach 1... 3* 10^-3 K^-1, umożliwiające praktycznie ich wykorzystanie w ogniwach TEL.