Термоелектричні тонкоплівкові генератори енергії на основі сполук телуриду свинцю
DOI:
https://doi.org/10.15330/pcss.26.4.867-874Ключові слова:
термоелектричні перетворювачі, чиста енергія, телурид свинцю, легування, температурні залежності, товщинаАнотація
У роботі представлено результати експериментальних досліджень тонкоплівкових термоелектричних генераторів на основі чотирьохкомпонентних сполук PbSnAgTe та легованого PbTe:Sb в діапазоні температур 300-450 К.
Показано, що вибрані хімічний склад Pb14Sn4Ag2Te20/PbTe:Sb та технологічні фактори отримання дають можливість отримати плівки товщиною 5 мкм з низьким внутрішнім опором та високим значенням коефіцієнта Зеєбека, що і забезпечує високу термоелектричну потужність та стабільність у часі. Величина ефективності перетворення для досліджуваного тонкоплівкового термоелектричного генератора 3,5 пар Pb14Sn4Ag2Te20/PbTe:Sb при різниці температур 100K становила 4,7 %.
Посилання
X.F. Zheng, C.X. Liu, Y.Y. Yan, Q. Wang, A review of thermoelectrics research–recent developments and potentials for sustainable and renewable energy applications. Renew. Sustain. Energy Rev., 22, 486 (2014); https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.12.053.
Y. Zhou, J. Yu, Design optimization of thermoelectric cooling systems for applications in electronic devices. Int. J. Refrig, 35(4), 1139 (2012); https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2011.12.003.
A. Druzhinin, I. Ostrovskii, I. Kogut, Thermoelectric properties of Si-Ge whiskers. Materials Science in Semiconductor Processing, 9(4-5 SPEC. ISS.), 853 (2006); https://doi.org/10.1016/j.mssp.2006.08.070.
A. Druzhinin, I. Ostrovskii, I. Kogut, S. Nichkalo, T. Shkumbatyuk, Si and Si-Ge wires for thermoelectrics. Physica Status Solidi C Current Topics in Solid State Physics, 8(3), 867 (2011); https://doi.org/10.1002/pssc.200900266.
M.A. Ruvinskii, O.B. Kostyuk, B.S. Dzundza, The influence of the size effects on the termoelectrical properties of PbTe thin films. Journal of Nano and Electronic Physics, 8(2), 02051 (2016); https://doi.org/10.21272/jnep.8(2).02051.
M.A. Ruvinskii, O.B. Kostyuk, B.S. Dzundza, M.L. Mokhnatskyi, Y.S. Yavorskyy, Kinetic phenomena and thermoelectric properties of polycrystalline thin films based on PbSnAgTe compounds. Journal of Nano and Electronic Physics, 9(5), 05004 (2017); https://doi.org/10.21272/jnep.9(5).05004.
B. Naidych, T. Parashchuk, I. Yaremiy, M. Moyseyenko, O. Kostyuk, O. Voznyak, Z. Dashevsky, L. Nykyruy, Structural and thermodynamic properties of Pb-Cd-Te thin films: Experimental study and DFT analysis, Journal of Electronic Materials, 50(2), 580-591 (2021); https://doi.org/10.1007/s11664-020-08561-5.
L. Nykyruy, M. Ruvinskiy, E. Ivakin, O. Kostyuk, I. Horichok, I. Kisialiou, Y. Yavorskyy, A. Hrubyak, Low-dimensional systems on the base of PbSnAgTe (LATT) compounds for thermoelectric application. Physica E: Low-dimensional systems and nanostructures, 106, 10-18 (2019); https://doi.org/10.1016/j.physe.2018.10.020.
V. Karthikeyan, J.U. Surjadi, J.C. Wong, V. Kannan, K.H. Lam, X. Chen, Y. Lu, V.A. Roy, Wearable and flexible thin film thermoelectric module for multi-scale energy harvesting. J. Power Sources, 455, 227983 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.227983.
T. Ray, J. Choi, J. Reeder, S.P. Lee, A.J. Aranyosi, R. Ghaffari, J.A. Rogers, Soft skin-interfaced wearable systems for sports science and analytics. Curr. Opin. Biomed. Eng., 9, 47 (2019); https://doi.org/10.1016/j.cobme.2019.01.003.
W. Wu, H. Haick, Materials and wearable devices for autonomous monitoring of physiological markers, Adv. Mater., 30, 1 (2018); https://doi.org/10.1002/adma.201705024.
Y. Wang, Y. Shi, D. Mei, Z. Chen, Wearable thermoelectric generator for harvesting heat on the curved human wrist. Appl. Energy, 205, 710 (2017); https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.08.117.
T. Sugahara, Y. Ekubaru, N. Van Nong, N. Kagami, K. Ohata, L.T. Hung, M. Okajima, S. Nambu, K. Suganuma, Fabrication with semiconductor packaging technologies and characterization of a large-scale flexible thermoelectric module, Adv. Mater. Technol., 4, 1 (2019); https://doi.org/10.1002/admt.201800556.
R. Dunets, B. Dzundza, M. Deichakivskyi, V. Mandzyuk, A. Terletsky, O. Poplavskyi, Methods of computer tools development for measuring and analysis of electrical properties of semiconductor films. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1/9(103) 32 (2020); https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.195253.
R. Dunets, B. Dzundza, O Kostyuk, Specialized software and hardware for impedance spectroscopy of thermoelectric energy converters, ISTCMTM. (Measuring Equipment and Metrology), 81(4), 18 (2020); https://doi.org/10.23939/istcmtm2020.04.018.
D.M. Freїk, V.V. Prokopіv, M.O. Galushhak, Crystallography and thermodynamics of defects in AIVBVI compounds. (Plaj, Іvano-Frankіvs'k, 1999).
D. Adam, P. Downey, P. Timothy Hogan, Characterization of thermoelectric elements and devices by impedance spectroscopy. Review of Scientific Instruments, 78, 093904-1-12 (2007); https://doi.org/10.1063/1.2775432.
Jorge Garcıa-Canadas, Gao Min, Impedance spectroscopy models for the complete characterization of thermoelectric materials. Ournal of Applied Physics, 116, 174510-1-7 (2014); https://doi.org/10.1063/1.4901213.
V. Karthikeyan, J.U. Surjadi, J.C. Wong, V. Kannan, K.H. Lam, X. Chen, Y. Lu, V.A. Roy, Wearable and flexible thin film thermoelectric module for multi-scale energy harvesting. J. Power Sources, 455, 227983 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.227983.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 B.S. Dzundza, O.B. Holovata, Ya.S. Yavorskyi, S.V. Dombrovskyi, A.V. Morgun, M.V. Shtun, V.V. Martyniuk
Ця робота ліцензованаІз Зазначенням Авторства 3.0 Міжнародна.
