PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF THERMOELECTRIC AND THERMOVOLTAIC MATERIALS
Abstract
The short overview of prospects of development of thermoelectric and thermovoltaic materials is conducted. Some approaches, that could be the basis for increasing of thermoelectric Q-value of low temperature materials, are stipulated. Modern tendencies of
development of thermoelectric and thermovoltaic materials are specified.
About the Authors
Yu. E. Kalinin
Voronezh State Technical University
Russian Federation
doctor of Science, prof., Head of the Department of Solid State Physics
Russian Federation
doctor of Science, prof., Head of the Department of Solid State Physics
A. G. Chuiko
Voronezh State Technical University
Russian Federation
post-graduate student
Russian Federation
post-graduate student
E. G. Novikov
Voronezh State Technical University
Russian Federation
post-graduate student
Russian Federation
post-graduate student
References
1. Thermoelectrics handbook: macro to nano / edited by D.M. Rowe. New York: Taylor& Francis Group, LLC, 2006.
2. Ševel'kov А.V. Himičeskie aspekty sozdaniâ termoèlektričeskih termoèlektričeskih materialov // Uspehi himii, 2008. T. 77. № 1. S.3-21.
3. Ioffe А.F. Poluprovodnikovye termoèlementy. M.-L., 1956.
4. Dmitriev А.V., Zvâgin I.P. Sovremennye tendencii razvitiâ fiziki termoèlektričeskih materialov // Uspehi fizičeskih nauk. 2010. № 8. S. 821-837.
5. Gridnev S.А., Kalinin Û.E., Makagonov V.А., Šuvaev А.S. Perspektivnye termoèlektričeskie materialy // Аl'ternativnaâ ènergetika i èkologiâ – ISJAEE. 2013. № 1, č. 2. S. 117-125.
6. Sinani S.S., Gordâkova G.N. Tverdye rastvory Bi2Te3-Bi2Se3 kak materialy dlâ termoèlementov // ŽTH. 1956. T. 26, № 10. S. 2398-2399.
7. Gureeva E.А., Kutasov V.А., Smirnov I.А. Teploprovodnost' kristalličeskoj rešetki tverdyh rastvorov na osnove Bi2Te3 // FTT. 1964. T. 6, № 8. S. 2453-2456.
8. Gol'cman B.M., Kudinov V.А., Smirnov I.А. Poluprovodnikovye termoèlektričeskie materialy na osnove Bi2Te3. M.: Nauka, 1972.
9. Ohotin А.S., Puškarskij А.S., Borovikova R.P., Simonov V.А. Metody izmereniâ harakteristik termoèlektričeskih materialov i preobrazovatelej. M.: Nauka, 1974.
10. Bulat L.N., Vedernikov M.V., Vâlov А.P. i dr. Termoèlektričeskoe ohlaždenie: Tekst lekcij / Pod obŝej red. L.P. Bulata. SPb.: SPbGUNiPT, 2002.
11. Gol'cman B.M. Problema termoèlektričeskih materialov. Soedineniâ na osnove tellurida vismuta – sovremennye promyšlennye materialy dlâ termoèlektričeskih ohladitelej i generatorov. V kn. Termoèlektričeskoe ohlaždenie: Tekst lekcij / Pod obŝej red. L.P. Bulata. SPb.: SPbGUNiPT, 2002.
12. Gordâkova G.N., Sinani S.S. Аnizotropiâ svojstv obrazcov tverdyh rastvorov, polučennyh metodom poroškovoj metallurgii // Izv. АN SSSR, Neorgan. materialy. 1965. T. 1, № 7. S. 1098-1103.
13. Gureeva E.А., Zaslavskij А.I., Kutasov V.А., Smirnov I.А. Sobstvennaâ provodimost' v tverdyh rastvorah // FTT. 1965. T. 7. S. 1221.
14. Oskotskij B.C., Smirnov I.А. Defekty v kristallah i teploprovodnost'. L.: Nauka, 1972.
15. Ioffe А.F., Ioffe А.V. Teploprovodnost' tverdyh rastvorov poluprovodnikov // FTT. 1960. T. 2, № 5. S. 781-792.
16. Šmelev G.I. Fizika tverdogo tela: Materialy dlâ termoèlementov na osnove trehkomponentnyh in-termetalličeskih soedinenij. M.-L.: Аkad. nauk SSSR, 1959. T. 1. S. 63-75.
17. Kokoš G.V., Sinani S.S. Termoèlektričeskie svojstva splavov psevdobinarnoj sistemy Sb2Te3-Bi2Te3 // FTT. 1960. T. 2, vyp. 6. S. 1118-1124.
18. Champness C.H., Muir W.B., Chiang P.J. Thermoelectric Properties of n-type – Alloys // Canad. J. Phys. 1967. V. 45, № 11. P. 3611-3626.
19. Gol'cman B.M., Sarkisân V.Š., Stil'bans L.S., Šlykov V.N. Issledovanie vliâniâ por i granic zeren na èlektroprovodnost' i teploprovodnost' termoèlektričeskih materialov // Neorganičeskie materialy. 1969. T. 5, № 2. S. 283-286.
20. Luk'ânova L.N., Kutasov V.А., Konstantinov P.P. Аktivizaciâ termoèlektričeskogo materiala n tipa na osnove (Bi, Sb)2Te3 dlâ temperatury niže 200 K // FTT. 2004. T. 46, № 8. S. 1366-1370.
21. Voronin А.N., Grinberg R.Z. Termoèlektričeskie svojstva poluprovodnikov. Sb. Tr. I-II Vses. soveŝanij po termoèlektričestvu. L., 1964. S. 80.
22. Bojkov Û.А., Gol'cman B.M., Kutasov V.А. Teploprovodnost' plenok RbTe // FTT. 1978. T. 20, № 5. S. 1535-1538.
23. Gogišvili O.Š., Kononov G.G., Krivoručko S.P. i dr. Struktura splava (Bi,Sb)2Te3, polučennogo zakalkoj židkogo sostoâniâ. VII Vsesoûznaâ konf. «Himiâ i tehničeskoe primenenie hal'kogenidov». Užgorod, 1988. S. 367.
24. Gogišvili O.Š., Lalykin S.P., Krivoručko S.P. i dr. Polučenie splavov na osnove hal'kogenidov vismuta i sur'my metodom sverhbystrogo ohlaždeniâ rasplavov. VII Vsesoûznaâ konf. «Himiâ i tehničeskoe primenenie hal'kogenidov». Užgorod, 1988. S. 368.
25. Gogišvili O.Š., Krivoručko S.P., Ovsânko I.I. i dr. Svojstva gorâčepressovannyh obrazcov splava Bi0,52Sb1,48Te3, polučennogo vysokoskorostnoj zakalkoj. VII Vsesoûznaâ konf. «Himiâ i tehničeskoe primenenie hal'kogenidov». Užgorod, 1988. S. 372.
26. Lin-Chung P.J. and Reinecke T.I. Thermoelectric figure of merit of composite superlattice systems // Physical Review B. 1995. Vol. 51, No. 19. P. 13244-13247.
27. Hicks L.D., Harman T.C., Dresselhaus M.S. Use of quantum-well superlattices to obtain a high figure of merit from nonconventional thermoelectric materials // Appl. Phys. Lett. 1993. Vol. 63, No. 23. P. 3230-3232.
28. Hicks L.D., Dresselhaus M.S. Effect of quantum-well structure on thermoelectric figure of merit // Physical Review B. 1993. Vol. 47, No. 19. P. 12727-12731.
29. Yang R.G. and Chen G. Thermal conductivity modeling of periodic two-dimensional nanocomposites // Phys. Rev. B. 2004. Vol. 69. P. 195316/1-10.
30. Ma Yi., Hao Q., Poudel B. at al. Enhanced thermoelectric figure-of-merit in p-type nanostructured bismuth antimony tellurium alloys made from elemental chunks // Nano Letters. 2008. Vol. 8. P. 2580/1-4.
31. Poudel B., Hao Q., Ma Yi., Lan Y.C. at al. High-thermoelectric performance of nanostructured bismuth antimony telluride bulk alloys // Science. 2008. Vol. 320, No. 5876. P. 634-638.
32. Dresselhaus M.S., Chen G., Tang M.Y at al. New directions for low-dimensional thermoelectric materials // Adv. Mater. 2007. Vol. 19. P. 1043-1053.
33. Ivanova L.D., Petrova L.I., Granatkina Û.V., Zemskov V.S., Varlamov S.А., Ivanov А.S., Prilepo Û.P., Syčev А.M., Čujko А.G. Materialy na osnove tverdogo rastvora Bi0,5Sb1,5Te3, polučennye s ispol'zovaniem metoda spiningovaniâ. Doklady XII Mežgos. seminara «Termoèlektriki i ih primeneniâ» FTI im. Ioffe RАN, Sankt-Peterburg, Rossiâ, 2010 g.
34. Ivanova L.D., Granatkina Û.V., Petrova L.I., Zemskov V.S., Varlamov S.А., Ivanov А.S., Prilepo Û.P., Syčev А.M., Čujko А.G., Baškov I.V. Ispol'zovanie metoda spiningovaniâ rasplava v tehnologii termoèlektričeskih materialov. Doklady Mežd. termoèlektričeskogo foruma, Moskva, 2011.
35. Kaminskij V.V., Kazanin V.V. Termo-vol'taičeskij èffekt v tonkoplenočnyh strukturah na osnove sul'fida samariâ // Pis'ma v ŽTF. 2008. T. 34, Vyp. 8. S. 92-94.
36. Kaminskij V.V., Solov'ev S.M. Vozniknovenie èlektrodvižuŝej sily pri izmenenii valentnosti ionov samariâ v processe fazovogo perehoda v monokristallah SmS // FTT. 2011. T. 43, vyp. 3. S. 423-426.
37. Kaminskij V.V., Kazanin M.M., Solov'ev S.M., Golubkov А.V. Termovol'taičeskij èffekt v getero- st-rukturah na osnove sul'fida samariâ s sostavom Sm1-xEuxS // ŽTF. 2012. T. 82, vyp. 6. S. 142-144.
38. Egorov V.M., Kaminskij V.V. Èndotermičeskij èffekt pri nagrevanii poluprovodnikovogo sul'fida samariâ // FТТ. 2009. T. 51, vyp. 8. S. 1521-1522.
39. Kaminskij V.V., Golubkov А.V., Kazanin M.M., Pavlov I.V., Solov'ev S.M., Šarenkova N.V. Termoèlektričeskij generator (varianty) i sposoby izgotovleniâ termoèlektričeskogo generatora // Pat. № 2303834 ot 27 iûlâ 2007 g.
40. Golubkov А.V., Gončarova E.V., Žuze V.P., Loginov G.M., Seρgeeva V.M., Smirnov I.А. Fizičeskie svojstva hal'kogenidov RZÈ. L.: Nauka, 1973.
41. Smirnov I.А., Oskotskij V.S. Fazovyj perehod poluprovodnik-metall v redkozemel'nyh poluprovodnikah // UFN. 1978. T. 2, vyp. 124. S. 241-279.
42. Kaldis E., Wachter P. The semiconductor-metal transition of the samarium mono-chalcogenides // Solid State Communications. 1972. Vol. 11, No. 7. P. 907-912.
43. Kaldis E., Wachter P. The semiconductor-metal transition of the samarium mono-chalcogenides // Solid State Communications. 1972. Vol. 11, No. 7. P. 907-912.
44. Dieke G.Η. Sprectra and Energy Levels of Rare Earth Ions in Crystals. N.Y.: Interscience Publ., 1968.
45. Kaminskij V.V., Vasil'ev L.N., Romanova M.V., Solov'ev S.M. Mehanizm vozniknoveniâ èlektrodvi-žuŝej sily pri nagrevanii kristallov SmS // FТТ. 2001. T. 43, vyp. 6. S. 997-999.
46. Kaminskij V.V., Didik V.А., Kazanin M.M., Romanova M.V., Solov'ev S.M. Termovol'taičeskij èffekt v polikristalličeskom SmS // Pis'ma v ŽTF. 2009. T. 35, vyp. 21. S. 16-22.
47. Grošev I., Poluhin I. Sul'fid samariâ i novejšie razrabotki na ego osnove // Komponenty i tehnologii. 2014. № 8. S. 126-133.
Review
For citations:
Kalinin Yu.E., Chuiko A.G., Novikov E.G. PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF THERMOELECTRIC AND THERMOVOLTAIC MATERIALS. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2015;(3):28-39. (In Russ.)
Views:
834
Email this article 