Легування термоелектричного матеріалу електроактивними домішками

Abstract

Проведено експериментальні дослідження залежностей термоЕРС і електропровідності р-(Bi₂Te₃)₀,₂₅(Sb₂Te₃)₀,₇₂(Sb₂Se₃)₀,₀₃ та n-(Bi₂Te₃)₀,₉(Sb₂Te₃)₀,₀₅(Sb₂Se₃)₀,₀₅, вирощених методом вертикальної зонної плавки, залежно від рівня легування синтезованих зливків. Встановлено, що збільшення співвідношення кількості носіїв заряду, утворених домішками (Pb, I), відносно інших дефектів, у тому числі й антиструктурних, сприяє збільшенню термоелектричної ефективності (α²σ) і зменшує термічну деградацію матеріалу за робочих температур гарячого спаю генератора ~650 К. Показано, що у разі легування свинцем p-(Bi₂Te₃)₀,₂₅(Sb₂Te₃)₀,₇₂(Sb₂Se₃)₀,₀₃ масовою часткою понад 0,6 %, відбувається насичення. Використання такого матеріалу для створення термоелектричних генераторів дало можливість збільшити коефіцієнт корисної дії модуля на 18 %.

The experimental investigation of dependencies of the thermal electromotive force and electroconductivity of р-(Bi₂Te₃)₀,₂₅(Sb₂Te₃)₀,₇₂(Sb₂Se₃)₀,₀₃ and n-(Bi₂Te₃)₀,₉(Sb₂Te₃)₀,₀₅(Sb₂Se₃)₀,₀₅, grown by the vertical zone melting, depending on doping of the synthesized ingots has been carried out. It was established that an increase of the ratio of charge carriers, formed by the impurities (Pb, I), with respect to other defects, including antisite defects, leads to the increase of thermoelectric efficiency (α²σ) and a decrease of the material thermal degradation at the working temperature of the hot generator junction ~650 К. It was shown that the doping of the p- (Bi₂Te₃)₀,₂₅(Sb₂Te₃)₀,₇₂(Sb₂Se₃)₀,₀₃ by lead higher than 0,6 % mass. % leads to the saturation. The use of such materials for manufacturing the thermoelectric generator allows to increase the module efficiency by 18 %.