Вышедшие номера
Многосекционные термоэлементы, преимущества и проблемы их создания
Grant of the President of the Russian Federation, 075-15-2020-441
Штерн М.Ю. 1
1Национальный исследовательский университет "МИЭТ", Зеленоград, Москва, Россия
Email: m.y.shtern@gmail.com
Поступила в редакцию: 12 августа 2021 г.
В окончательной редакции: 28 августа 2021 г.
Принята к печати: 28 августа 2021 г.
Выставление онлайн: 14 сентября 2021 г.

Рассмотрены пути повышения эффективности термоэлектрических генераторов. Наряду с повышением добротности термоэлектрических материалов это увеличение разности температур между горячими и холодными спаями термоэлементов и, соответственно, интервала их рабочих температур. Обоснована целесообразность использования термоэлементов с многосекционными ветвями. Для их создания предложены эффективные термоэлектрические материалы с рабочими температурами из интервала 300-1200 K. Разработана методика моделирования таких термоэлементов. Предложены структуры и материалы эффективных контактных систем для многосекционных термоэлементов, разработана технология их изготовления. Рассмотрены способы коммутации секций в ветвях термоэлемента. Исследовано тепловое расширение термоэлектрических материалов и предложен способ демпфирования термических напряжений в конструкции термоэлемента. Решена проблема сублимации термоэлектрического материала при высоких температурах за счет использования защитных покрытий. Ключевые слова: термоэлектрические генераторы, многосекционные термоэлементы, термоэлектрические материалы, тепло- и электрофизические свойства, контактные системы, защитные покрытия.
  1. D. Zhao, G. Tan. Appl. Therm. Eng., 66, 15 (2014)
  2. M. Shtern, M. Rogachev, Y. Shtern, A. Kozlov, A. Sherchenkov, E. Korchagin. In: Proc. 2021 Int. Seminar on Electron Devices Design and Production (Prague, Czech Republic, 2021) p. 9444502
  3. A. Martinez, S. Diaz de Garayo, P. Aranguren, M. Araiz. Energy Con-vers. Manag., 2351, 113992 (2021)
  4. Z. Soleimani, S. Zoras, B. Ceranic, S. Shahzad, Y. Cui. Energy Technol. Assess, 37, 100604 (2020)
  5. N. Jaziri, A. Boughamoura, J. Muller, B. Mezghani, F. Tounsi, M. Ismail. Energy Rep., 6, 264 (2020)
  6. Y. Ouyang, Z. Zhang, D. Li, J. Chen, G. Zhang. Annalen der Physik, 531 (4), 1800437 (2019)
  7. M. Shtern, M. Rogachev, Y. Shtern, A. Sherchenkov, A. Babich, E. Korchagin, D. Nikulin. J. Alloys Compd., 877, 160328 (2021)
  8. А.А. Шерченков, Ю.И. Штерн, Р.Е. Миронов, М.Ю. Штерн, М.С. Рогачев. Рос. нанотехнологии, 10 (11-12), 22 (2015)
  9. E. Symeou, Ch. Nicolaou, A. Delimitis, J. Androulakis, Th. Kyratsi, J. Giapintzakis. J. Solid State Chem., 270, 388 (2019)
  10. P. Dharmaiah, H.-S. Kim, C.-H. Lee, S.-J. Hong. J. Alloys Compd., 686, 1 (2016)
  11. W.H. Shin, K. Ahn, M. Jeong, J.S. Yoon, J.M. Song, S. Lee, W.S. Seo, Y.S. Lim. J. Alloys Compd., 718, 342 (2017)
  12. V. Ohorodniichuk, S. El-Oualid, A. Dauscher, C. Candolfi, P. Masschelein, S. Migot, P. Dalicieux, P. Baranek, B. Lenoir. J. Mater. Sci., 55, 1092 (2020)
  13. А.Т. Бурков, С.В. Новиков, Х. Танг, Я. Ян. ФТП, 51 (8), 1068 (2017)
  14. T. Zhu, Y. Liu, C. Fu, J.P. Heremans, J.G. Snyder, X. Zhao. Adv. Mater., 29, 1605884 (2017)
  15. А.А. Шерченков, Ю.И. Штерн, М.Ю. Штерн, М.С. Рогачев. Рос. нанотехнологии, 11 (7-8), 13 (2016)
  16. G. Tan, L.-D. Zhao, M.G. Kanatzidis. Chem. Rev., 116, 12123 (2016)
  17. M.Yu. Shtern, M.S. Rogachev, A.A. Sherchenkov, YuI. Shtern. Mater. Today: Proceedings, 84, 295 (2020)
  18. S. Twaha, J. Zhu, Y. Yan, B. Li. Renew. Sustain. Energy Rev., 65, 698 (2016)
  19. M.Yu. Shtern, I.S. Karavaev, Y.I. Shtern, A.O. Kozlov, M.S. Rogachev. Semiconductors, 53, 1848 (2019)
  20. C.L. Cramer, H. Wang, K. Ma. J. Electron. Mater., 47, 5122 (2018)
  21. P.H. Ngan, L. Han, D.V. Christensen. J. Electron. Mater., 47, 701 (2018)
  22. L. Cai, P. Li, Q. Luo, P. Zhai, Q. Zhang. J. Electron. Mater., 46, 1552 (2017)
  23. M. Shtern, M. Rogachev, Y. Shtern, D. Gromov, A. Kozlov, I. Karavaev. J. Alloys Compd., 852, 156889 (2021)
  24. S.-W. Chen, A.H. Chu, D.S.-H. Wong. J. Alloys Compd., 699, 448 (2017)
  25. H.-Y. Zhou, W.-Y. Zhao, G. Liu, H. Cheng, Q.-J. Zhang. J. Electron. Mater., 42, 1436 (2013)
  26. X.Y. Yang, J.H. Wu, M. Gub, X.G. Xia, L.D. Chen. Ceram. Int., 42, 8044 (2016).
  27. Д.Г. Громов, Ю.И. Штерн, М.С. Рогачев, А.С. Шулятьев, Е.П. Кириленко, М.Ю. Штерн, В.А. Федоров, М.С. Михайлова. Неорг. матер., 52 (11), 1206 (2016)
  28. J. de Boor, C. Gloanec, H. Kolb, R. Sottong, P. Ziolkowsk, E. Mul-ler. J. Alloys Compd., 632, 348 (2015)
  29. J. De Boor, D. Droste, C. Schneider, J. Janek, E. Mueller. J. Electron. Mater., 45, 5313 (2016)
  30. T. Sakamoto, Y. Taguchi, T. Kutsuwa, K. Ichimi, S. Kasatani, M. Inada. J. Electron. Mater., 45, 1321 (2016)
  31. S.H. Park, Y. Kim, C.Y. Yoo, G. Yoon. J. Vac. Sci. Technol. A, 34, 061101 (2016)
  32. Y. Sadia, T. Ohaion-Raz, O. Ben-Yehuda, M. Korngold, Y. Gelbstein. J. Solid State Chem., 241, 79 (2016)
  33. M.Yu. Shtern. In: Proc. 2019 IEEE Conf. of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (Moscow, Russia, 2019) p. 1920
  34. Yu. Stern, L. Pavlova, R. Mironov. J. Electron. Mater., 39 (9), 1422 (2010)
  35. Z.-G. Chen, G. Han, L. Yang, L. Cheng, J. Zou. Progr. Nat. Sci., 22, 535 (2012)
  36. Технология толстых и тонких пленок, под ред. А. Рейсмана, К. Роуза (М.: Мир, 1972). [Пер. с англ.: Thick and thin films for electronic applications, ed. by A. Reisman, K. Rose (N.Y., Wiley, 1971)]
  37. S.M. Sze, K.K. Ng. Physics of Semiconductor Devices (N.Y., Wiley, 2007)
  38. E.H. Rhoderick, R.H. Williams. Metal-Semiconductor Contacts (Oxford, University Press, 1988)
  39. R. Yang, S. Chen, W. Fan, X. Gao, Y. Long, W. Wang, Z.A. Munir. J. Alloys Compd., 704, 545 (2017)
  40. С.И. Новикова. Тепловое расширение твердых тел (М., Наука, 1974)
  41. S. Yoneda, M. Kato, I.J. Ohsugi. J. Appl. Phys., 107, 074901 (2010)
  42. Y. Hikage, S. Masutani, T. Sato, S. Yoneda, Y. Ohno, Y. Isoda, Y. Imai, Y. Shinohara. In: Proc. 26th Int. Conf. on Thermoelectrics (Jeju, Korea, 2007) p. 331
  43. H. Wiedemeir, P.A. Siemers. J. Inor. and General Chem., 431, 299 (1977)
  44. А.С. Охотин, А.А. Ефремов, В.С. Охотин, А.С. Пушкарский. Термоэлектрические генераторы (М., Атомиздат, 1971)
  45. V. Ravi, S. Firdosy, T. Caillat, E. Brandon, K. Van Der Walde, L. Maricic, A. Sayir. J. Electron. Mater., 38, 1433 (2009)
  46. J.P. Dismukes, L. Ekstrom, R.J. Paff. J. Phys. Chem., 68, 3021 (1964)
  47. В.М. Глазов, В.Б. Кольцов, В.З. Куцова, А.Р. Регель, Ю.Н. Таран, Г.Г. Тимошина, К.И. Узлов, Э.С. Фалькевич. ФТП, 25 (4), 588 (1991)
  48. Пат. N 2601243. Способ получения термоэлектрического элемента. Ю.И. Штерн, Д.Г. Громов, М.С. Рогачев, М.Ю. Штерн, С.В. Дубков.

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.