【摘 要】
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热电器件利用材料的热电效应实现了热能到电能的直接转换。热电器件有无污染、使用寿命长及高可靠性等特点。借助热电器件实现余热和废热的回收利用，不仅可缓解日益严重的环境
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热电器件利用材料的热电效应实现了热能到电能的直接转换。热电器件有无污染、使用寿命长及高可靠性等特点。借助热电器件实现余热和废热的回收利用，不仅可缓解日益严重的环境污染问题，而且必定具有很大的经济价值和社会效益。传统上，热电材料研究和器件研究都是相对独立进行的，这不利于实现材料与器件在实际应用中的最优化。在废热回收领域热电发电器工作条件复杂多变，本文分别从理论方面，测试技术方面及材料研究方面分别进行了初步研究，试图探索适合热电材料与器件综合设计的方案，以利于实现材料与器件基于工况条件下的最优化设计。在理论上，本文分析了采用统一载流子模型描述材料热电性能的可能性，给出了统一载流子模型描述中，优值常数、功率因子等基本性能参数所具有的基本形式。本文初步研究了基于工况条件下热电材料与器件的综合表征理论，为实现材料与器件的综合设计提供了基本理论依据。在测试方面，本文以前述基本表征理论为基础，设计和组建了热电材料与器件的综合测试系统。利用单臂热电元件的特殊性，实现了材料与器件的综合性能测试，提出了测试系统的性能分析算法。在Seebeck系数测试技术方面，本文提出了Seebeck系数的快速测试方法，并给出了基本测试方法及相关算法。为实现Ca3Co4O9材料的器件化性能优化，本文从器件角度探讨了Ca-Co-O体系材料的进一步优化方案，制备了Bi-Ca-Co-O/Ca3Co4O9复合热电材料，提出了进一步改善Ca-Co-O体系热电材料性能的方法。为热电材料与器件综合设计提供了可供借鉴的设计思路。
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