第五章綠色能源材料課件

第二部分環(huán)境替代材料

第五章綠色能源材料

1能源是自然界中能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源。固體燃料、液體燃料、氣體燃料、水能、電能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、核能、海洋能和地?zé)崮?。新能源的發(fā)現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展。2人力、畜力、風(fēng)力和水力人力、畜力、風(fēng)力和水力熱能人力、畜力、風(fēng)力和水力熱能、電力蒸汽機(jī)第二次工業(yè)革命電子技術(shù)能源的發(fā)展很多問(wèn)題：礦物燃料的枯竭、環(huán)境污染等第一次工業(yè)革命3問(wèn)題阻礙了人類社會(huì)的發(fā)展資源與能源最充分利用技術(shù)、環(huán)境最小負(fù)擔(dān)技術(shù)（綠色能源和綠色能源材料）41.能源需求的持續(xù)增長(zhǎng)1966~1973年1973~1979年1979~1985年1985~1990年世界平均(%)5.12.70.92.2發(fā)達(dá)國(guó)家(%)4.92.00.11.3發(fā)展中國(guó)家(%)6.36.04.05.0中國(guó)5.46.73.44.6其他發(fā)展中國(guó)家6.85.54.35.2世界能源消費(fèi)的增長(zhǎng)率波動(dòng)較大，但總的趨勢(shì)是增長(zhǎng)！表1世界一次能源消費(fèi)的增長(zhǎng)率52.能源結(jié)構(gòu)的變化表2世界一次商品的能源構(gòu)成1950年1960年1970年1980年1990年一次能源供應(yīng)(×108噸標(biāo)油)17.528.948.562.780.3煤(%)57.546.030.528.327.3油(%)31.037.848.748.638.6天然氣(%)9.714.218.619.921.6水力(%)1.62.02.12.36.7核能(%)0-0.10.95.8從70年代開始，原油已代替原煤在能源消費(fèi)中占首位，天然氣的消耗比例也在增加；新能源的比例增加也非常迅速！63.礦物資源面臨的枯竭表31990~2020年礦物能源預(yù)測(cè)單位：億噸標(biāo)油石油天然氣煤合計(jì)探明儲(chǔ)量(1991年底)1350114052007700估計(jì)增加儲(chǔ)量65010602880030500合計(jì)資源量200022003400038200累計(jì)需求量(1990~2020年)10006808502530能源供給量與需求關(guān)系形勢(shì)嚴(yán)峻！74.礦物燃料燃燒造成的污染SO2、CO2、CO、NOx、三四苯并芘、煙塵等。8主要內(nèi)容5.1綠色能源與材料5.2

太陽(yáng)能電池材料5.4

生物質(zhì)能源材料5.3

熱電材料95.1綠色能源與材料1.綠色能源和綠色能源材料綠色能源是指潔凈的能源，如太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能以及廢熱、垃圾發(fā)電能源。綠色能源材料包括直接或間接產(chǎn)生能源或改變能源狀態(tài)的各種材料。如新型的二次電池材料、燃料電池材料、太陽(yáng)能電池材料、熱電材料、生物質(zhì)能源材料、相變蓄熱材料、儲(chǔ)氫材料等。102.綠色能源材料的作用綠色能源材料把原來(lái)習(xí)用已久的能源變成新能源；一些綠色能源材料可以提高儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)換效果；綠色能源材料決定著核反應(yīng)堆的性能與安全性；材料的組成、結(jié)構(gòu)、制作與加工工藝決定著綠色能源的投資與運(yùn)行成本。113.綠色能源材料的任務(wù)和面臨的課題研究新材料、新結(jié)構(gòu)、新效應(yīng)以提高能量的利用效率與轉(zhuǎn)換效率；資源的合理利用；安全與環(huán)境保護(hù)；材料規(guī)模生產(chǎn)的制作與加工工藝；延長(zhǎng)材料的使用壽命。125.2太陽(yáng)能電池材料13一、太陽(yáng)能太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生清潔能源；不會(huì)產(chǎn)生有害廢渣和氣體，不會(huì)污染環(huán)境；沒(méi)有地域和資源限制，有陽(yáng)光的地方，到處可以利用，使用方便安全。地球每天接收的太陽(yáng)能，相當(dāng)于整個(gè)世界一年所消耗的總能量的200倍。太陽(yáng)每秒發(fā)出的能量就大約相當(dāng)于1.3億億噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)所釋放出的全部熱量。包括風(fēng)能、海洋能等，都是太陽(yáng)能的子孫、都是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換而成。太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能利用的重要途徑之一14二、太陽(yáng)能電池15世界太陽(yáng)能電池發(fā)展的主要節(jié)點(diǎn)年份重要節(jié)點(diǎn)1954美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明單晶硅太陽(yáng)能電池，效率為6％1955第一個(gè)光伏航標(biāo)燈問(wèn)世，美國(guó)RCA發(fā)明GaAs太陽(yáng)能電池1958太陽(yáng)能電池首次裝備于美國(guó)先鋒1號(hào)衛(wèi)星，轉(zhuǎn)換效率為8％。1959第一個(gè)單晶硅太陽(yáng)能電池問(wèn)世。1960太陽(yáng)能電池首次實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。1974突破反射絨面技術(shù)，硅太陽(yáng)能電池效率達(dá)到18％。1975非晶硅及帶硅太陽(yáng)能電池問(wèn)世1978美國(guó)建成100KW光伏電站1980單晶硅太陽(yáng)能電池效率達(dá)到20％，多晶硅為14.5％，GaAs為22.5％1986美國(guó)建成6.5KW光伏電站1990德國(guó)提出“2000光伏屋頂計(jì)劃”1995高效聚光GaAs太陽(yáng)能電池問(wèn)世，效率達(dá)32％。1997美國(guó)提出“克林頓總統(tǒng)百萬(wàn)太陽(yáng)能屋頂計(jì)劃日本提出“新陽(yáng)光計(jì)劃”161.意義太陽(yáng)能電池是利用太陽(yáng)光與材料相互作用直接產(chǎn)生電能，是對(duì)環(huán)境無(wú)污染的可再生能源。開發(fā)宇宙空間所需的連續(xù)不斷的能源；解決目前化石能源的環(huán)境污染問(wèn)題；為日益發(fā)展的消費(fèi)電子產(chǎn)品隨時(shí)隨地的供電。172.工作原理光伏效應(yīng)(PhotovoltaicEffect,PV)183.太陽(yáng)能電池的分類

1、硅系太陽(yáng)能電池

2、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池

3、聚合物多層修飾電極型電池

4、納米晶化學(xué)太陽(yáng)能電池?fù)?jù)所用材料分砷化鎵III-V化合物硫化鎘銅銦硒單晶硅太陽(yáng)能電池多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池194.太陽(yáng)能電池的發(fā)展自20世紀(jì)70年代以來(lái)，太陽(yáng)電池的全球平均年增長(zhǎng)率達(dá)30%以上。(1)2006年太陽(yáng)級(jí)硅錠產(chǎn)量約3700噸，2007年預(yù)計(jì)可達(dá)6000噸。(2)2006年我國(guó)太陽(yáng)電池產(chǎn)量已達(dá)到370MW超過(guò)美國(guó)(202MW)，成為繼日本、歐洲之后的第三大太陽(yáng)電池生產(chǎn)國(guó)，2007年預(yù)計(jì)達(dá)到800MW。(3)2006年光伏組件產(chǎn)量為600MW，2007年預(yù)計(jì)1GW。(4)設(shè)備制造和專用材料生產(chǎn)正處在快速國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中，一些設(shè)備甚至開始出口，如單晶爐、擴(kuò)散爐和組件制造設(shè)備等；技術(shù)難度較大的設(shè)備如線鋸等已經(jīng)有樣機(jī)。(5)我國(guó)已經(jīng)有10家光伏公司在國(guó)外上市，形成了一個(gè)國(guó)際化的光伏產(chǎn)業(yè)群體，其中包括了無(wú)錫尚德（迅速做大的第一個(gè)典型）、新余LDK（06年5月投產(chǎn)，當(dāng)年即成為亞州第一，07年6月在紐交所上市，07年8月18日投資億的噸多晶硅項(xiàng)目開工）這樣的優(yōu)質(zhì)企業(yè)。20三、太陽(yáng)能電池材料1.太陽(yáng)能電池對(duì)材料的要求半導(dǎo)體材料的禁帶不能太寬：1.1eV到1.7eV之間

要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率材料本身對(duì)環(huán)境不造成污染材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定硅的禁帶寬度為1.12eV，是地球上蘊(yùn)含量第二豐富的元素，硅本身無(wú)毒性，它的氧化物穩(wěn)定，硅太陽(yáng)能電池是最有發(fā)展前景。212.主要的太陽(yáng)能材料材料禁帶寬度(eV)禁帶性質(zhì)遷移率(cm2/(Vs))晶系晶格常數(shù)(nm)實(shí)用狀況電子空穴晶體Si1.12間接1500450立方a=0.543制作的電池占市場(chǎng)份額的70%-80%非晶Si1.5-2.0~10.1制作的電池占市場(chǎng)份額的10%-20%Ge0.66間接39001900立方a=0.5646用作空間電池的襯底GaAs1.424直接8500400立方a=0.5653已開始用于空間太陽(yáng)電池InP1.35直接4600150立方a=0.5869耐輻射性能優(yōu)異，處于研究開發(fā)階段AlSb1.6間接900400立方a=0.37禁帶寬度適合太陽(yáng)電池，但因材料腐蝕，未獲應(yīng)用CdS2.42直接340-立方a=0.4136c=0.6176構(gòu)成薄膜電池一極Cu2S1.2間接-30立方a=1.188c=1.349與CdS構(gòu)成的太陽(yáng)電池因出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，已淘汰CdTe1.44直接70065立方a=0.6477獨(dú)自制作薄膜電池或與CdS結(jié)合，構(gòu)成的太陽(yáng)電池已商品化CuInSe21.04間接30020立方a=0.5782c=1.162與CdS構(gòu)成的太陽(yáng)電池正進(jìn)入商品化表4太陽(yáng)電池的材料在各種類型的太陽(yáng)電池中，晶體硅太陽(yáng)電池由于其轉(zhuǎn)換效率高，技術(shù)成熟而繼續(xù)保持領(lǐng)先地位，占據(jù)了90%以上的份額，預(yù)計(jì)今后十年內(nèi)晶體硅仍將占主導(dǎo)地位。22硅太陽(yáng)能電池的材料分配單晶硅35.17%鑄造多晶硅47.54%非晶硅8.30%直拉硅上非晶硅4.63%帶硅3.50%其他材料0.86%233.多晶硅(1)多晶硅制備技術(shù)目前國(guó)際上多晶硅生產(chǎn)的在線制備技術(shù)主要有兩種：1）改良西門子法2）硅烷法另有兩種尚未正式用于生產(chǎn)線的技術(shù)為：1）流化床法2）冶金法它們均有可能在5-10年內(nèi)發(fā)展成為正式的生產(chǎn)線技術(shù)241)改良西門子法工藝流程原理以三氯氫硅為原料，通過(guò)分餾分離雜質(zhì)，然后用氫還原在加熱到高溫的管上收集生成的多晶硅Si+3HCl===SiHCl3+H2SiHCl3+H2===Si+3HCl2(SiHCl3)===Si+HCl+SCl425改良西門子法生產(chǎn)線的改進(jìn)①通過(guò)三次更新?lián)Q代，實(shí)現(xiàn)了物料的閉路循環(huán)；②集成了自動(dòng)控制、熱能工程、防腐蝕、防泄漏、副產(chǎn)品開發(fā)利用等多項(xiàng)跨領(lǐng)域的技術(shù)；③建立了現(xiàn)代化的生產(chǎn)線26優(yōu)點(diǎn)1）能夠保質(zhì)保量大批生產(chǎn)，占世界產(chǎn)量的76%；2）通過(guò)研究改進(jìn)，還有進(jìn)一步提高還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的潛力；3）通過(guò)研究改進(jìn)，還有進(jìn)一步降低能耗、成本和固定資產(chǎn)投資額度的潛力；27問(wèn)題和不足處1）三氯氫硅還原反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率低;2）除瓦克公司外，都仍在采用固態(tài)床；3）必需先停下還原爐，然后才能夠取出多晶硅產(chǎn)物，尚未達(dá)到完全自動(dòng)化的連續(xù)生產(chǎn);4）能耗高；5）生產(chǎn)成本高；6）投資門檻高；7）建設(shè)周期長(zhǎng)；8）資金回收慢282)硅烷法Mg2Si+4NH4Cl===2MgCl2+4NH3+SiH4SH4===Si+2H23)四氯化硅氫還原法Si+2Cl2===SiCl4SiCl4+2H2===Si+4HCl29303132335.3生物質(zhì)能源材料生物質(zhì)(biomass)主要是指可再生或循環(huán)的有機(jī)物質(zhì)(organicmatterthatisavailableonarenewableorrecurringbasis)，包括農(nóng)作物、樹木和其他植物及其殘?bào)w(residuces)，尤其是非食物用木質(zhì)纖維素類物質(zhì)(non-food-plant)。生物質(zhì)能源材料包括農(nóng)作物秸稈、林業(yè)廢棄物、畜禽糞便及其他有機(jī)物廢棄物、利用邊緣土地和水面種植和養(yǎng)殖非食用性動(dòng)植物和藻類，以及考慮到消化過(guò)剩農(nóng)產(chǎn)品的需要也涵蓋了農(nóng)產(chǎn)品的淀粉和脂肪酸。345.3生物質(zhì)能源材料一、燃料乙醇以玉米、小麥、薯類、糖蜜或植物等為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而制成。環(huán)保型的可再生能源燃料乙醇產(chǎn)業(yè)可解決陳化糧問(wèn)題，增加農(nóng)民收入。351.燃料乙醇的特性燃料乙醇的性質(zhì)和汽油類似！表4幾種代用燃料的物化特性柴油甲醇乙醇汽油分子式-CH3-OHCH3-CH2-OH低熱值(MJ/kg)42.519.525.044.2密度(g/ml)0.840.790.810.74十六烷值40-5558-自燃溫度(℃)250450420~468辛烷值-11110892當(dāng)量空燃比14.66.59.014.8沸點(diǎn)(℃)180-370657830-190粘度(Pa·S,20℃)2-40.6-~0.43蒸發(fā)值2501110904420燃燒極限(在空氣中的%值)0.6-6.55.5-253.5-15-5.3生物質(zhì)能源材料365.3生物質(zhì)能源材料乙醇不單是一種優(yōu)良燃料，而且是一種優(yōu)良的燃油品質(zhì)改善劑第一，燃料乙醇具有自供氧性，可以增加汽油的含氧量，使汽油燃燒更充分；使用含有10%燃料乙醇的車用乙醇汽油，可以減少汽車尾氣CO排放量30%以上、CH排放量10%，使汽車尾氣中氮氧化物、酮類等污染物濃度明顯降低，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保目的。第二，乙醇具有極好的抗爆性能，調(diào)合辛烷值一般都在120左右，作為汽油的高辛烷值組分，它可有效提高汽油的抗爆性(辛烷值)。第三，在新標(biāo)準(zhǔn)汽油中，乙醇還可以經(jīng)濟(jì)有效地降低烯烴、芳烴含量，降低煉油廠的改造費(fèi)用。第四，乙醇是太陽(yáng)能的一種表現(xiàn)形式，在整個(gè)自然界這個(gè)大系統(tǒng)中，乙醇的整個(gè)生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程可形成無(wú)污染和潔凈的閉路循環(huán)過(guò)程，永恒再生永不枯竭。

375.3生物質(zhì)能源材料2.燃料乙醇的制備技術(shù)385.3生物質(zhì)能源材料3.燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的發(fā)展70年代的石油危機(jī)催生巴西燃料乙醇產(chǎn)業(yè)05年美國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量比01年翻番巴西04年產(chǎn)量達(dá)1272萬(wàn)噸歐盟、日本等國(guó)加大扶持力度國(guó)際燃料乙醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速395.3生物質(zhì)能源材料中國(guó)已成為世界第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)生產(chǎn)的燃料乙醇總量為102萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)，2010年可達(dá)每年300萬(wàn)噸。405.3生物質(zhì)能源材料4.發(fā)展燃料乙醇的攔路虎

燃料乙醇引發(fā)糧食問(wèn)題：與人爭(zhēng)糧、與人爭(zhēng)地技術(shù)、成本問(wèn)題亟待解決

415.3生物質(zhì)能源材料二、生物柴油生物柴油是指植物油與甲醇進(jìn)行酯交換制造的脂肪酸甲酯，是一種潔凈的生物燃料，也稱之為"再生燃油"。

421.生物柴油的特性表5生物柴油與礦物柴油的某些性質(zhì)比較項(xiàng)目蛇骨柴油礦物柴油冷濾點(diǎn)(℃)夏季產(chǎn)品-10冬季產(chǎn)品-20夏季產(chǎn)品0冬季產(chǎn)品-2020℃時(shí)密度(g/ml)0.880.8340℃運(yùn)動(dòng)粘度(mm2/s)4-62-4閃點(diǎn)(℃)>10060十六烷值最小56最小49熱值(MJ/L)3235硫含量(%質(zhì)量)<0.001<0.2氧含量(%體積)100理論質(zhì)量空燃比(kg/kg)12.514.5燃燒功效(柴油為100%)104100水危害等級(jí)123周后的生物分解率(%)9870生物柴油性能明顯優(yōu)于礦物柴油431.生物柴油的特性以可再生動(dòng)物及植物脂肪酸單醋為原料，可減少對(duì)石油的需求量和進(jìn)口量；具有良好的燃料特性，與普通柴油相比具有較好的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能，無(wú)添加劑時(shí)冷凝點(diǎn)達(dá)-20℃，較好的潤(rùn)滑性能，開口閃點(diǎn)高，易于運(yùn)輸儲(chǔ)存；生物柴油具有較高的石化效能比，可以降低油耗、提高動(dòng)力性，并降低尾氣污染，環(huán)境友好，與普通柴油相比采用生物柴油車輛的尾氣中有毒有機(jī)物的排放量?jī)H為1/10，顆粒物為20%，CO2和CO排放量?jī)H為10%，無(wú)SO2和鉛及有毒物質(zhì)的排放，混合生物柴油可將排放物中的含硫物質(zhì)量分?jǐn)?shù)從5×10-4降低到5×10-6，見表4-7；具有較好的潤(rùn)滑性能。無(wú)須改動(dòng)柴油機(jī)，可直接添加使用，同時(shí)無(wú)需另添設(shè)加油設(shè)備、儲(chǔ)存設(shè)備及人員的特殊技術(shù)訓(xùn)練。442.生物柴油的制備技術(shù)直接混合法或稀釋法微乳化法高溫?zé)崃呀夥ソ粨Q法生物酶催化法超臨界甲醇法453.生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展1988年由德國(guó)聶爾公司發(fā)明以來(lái)，憑借自身的突出的環(huán)保性和可再生性，引起了世界發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是資源貧乏國(guó)家的高度重視。西方國(guó)家為發(fā)展生物柴油，在行業(yè)規(guī)范和政策鼓勵(lì)下采取了一系列積極措施。美國(guó)有4家生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為30萬(wàn)噸／年。歐盟國(guó)家主要以油菜為原料，2001年生物柴油產(chǎn)量已超過(guò)100萬(wàn)噸。462000年德國(guó)的生物柴油已達(dá)45萬(wàn)噸，德國(guó)還于2001年月11日在海德地區(qū)投資5000萬(wàn)馬克，興建年產(chǎn)10萬(wàn)噸的生物柴油裝置。法國(guó)有7家生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為40萬(wàn)噸／年，使用標(biāo)準(zhǔn)是在普通柴油中摻加5%生物柴油，對(duì)生物柴油的稅率為零。意大利有9個(gè)生物柴油生產(chǎn)廠，總能力33萬(wàn)噸／年，對(duì)生物柴油的稅率為零。奧地利有3個(gè)生物柴油生產(chǎn)廠，總能力5.5萬(wàn)噸／年，稅率為石油柴油的4.6%。比利時(shí)有2個(gè)生物柴油生產(chǎn)廠，總能力24萬(wàn)噸／年。日本生物柴油生產(chǎn)能力也達(dá)到40萬(wàn)噸／年。47我國(guó)生物柴油的研究與開發(fā)雖起步較晚，但發(fā)展速度很快，一部分科研成果已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。485.4熱電材料49余熱資源圖2玻璃窯爐余熱排放示意圖玻璃熔池粉料蓄熱室蓄熱室碎玻璃燃料供入熱散熱排煙孔口散熱玻璃液圖1煉鐵爐余熱排放示意圖鐵礦石石灰石鐵爐渣高爐氣焦炭空氣50余熱資源我國(guó)平均能源利用率較低30%，余熱資源大量存在！據(jù)統(tǒng)計(jì)，余熱占總能耗的17%~67%！可以回收的余熱占總余熱的60%！余熱的利用可以節(jié)省大量燃料、減少大氣污染、增加產(chǎn)量、降低成本！51余熱資源表1中國(guó)工業(yè)余熱資源分布情況工業(yè)部門余熱種類余熱溫度/℃鋼鐵工業(yè)焦炭顯熱、燒結(jié)礦顯熱、燃燒排氣余熱、低溫水1050、650、250~300、50~70銅精煉廠氣體余熱、固體余熱1200、1200化工工業(yè)氣體余熱、固體余熱200~700、1800工業(yè)鍋爐氣體余熱150~300工業(yè)窯爐氣體余熱200~1500電力工業(yè)低溫水、氣體余熱30~50、300~500輕工業(yè)氣體余熱80~120交通運(yùn)輸氣體余熱300~40052余熱資源余熱利用：直接利用和間接利用低溫余熱(<230℃)中溫余熱(650℃~230℃)高溫余熱(>650℃)利用儲(chǔ)能物質(zhì)儲(chǔ)存直接加熱物體直接加熱物體熱電材料發(fā)電利用儲(chǔ)能物質(zhì)儲(chǔ)存渦輪機(jī)發(fā)電534.3熱電材料熱電材料：是一種利用固體內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱能和電能直接相互轉(zhuǎn)換的功能材料。1823年，德國(guó)人塞貝克（Seebeck）發(fā)現(xiàn)溫差致電；1834年，法國(guó)鐘表匠珀耳帖（Peltier）發(fā)現(xiàn)了電致溫差。544.3熱電材料一、熱電材料工作原理(熱電效應(yīng))Seebeck效應(yīng)：Vyz=Sab(T1一T2)導(dǎo)體a導(dǎo)體bT2T112yz導(dǎo)體a導(dǎo)體bT2T11yzPeltier效應(yīng)：

554.3熱電材料二、熱電材料和器件的優(yōu)點(diǎn)體積小無(wú)需傳動(dòng)裝置無(wú)需介質(zhì)可靠性高壽命長(zhǎng)無(wú)噪音564.3熱電材料三、熱電材料性能要求較高的熱電優(yōu)值Z：無(wú)毒無(wú)害長(zhǎng)期使用物理、化學(xué)性能穩(wěn)定574.3熱電材料四、典型的熱電材料傳統(tǒng)熱電材料：Bi2Te3基合金、PbTe基合金、SiGe合金新型熱電材料：方鈷礦(Skutterudites)材料、低維熱電材料、氧化物熱電材料、準(zhǔn)晶材料584.3熱電材料Bi2Te3基合金研究最早、最成熟、最常見，應(yīng)用最多；室溫范圍；ZT≈1表1T=300K時(shí)Bi2Te3合金的熱點(diǎn)優(yōu)值合金材料Z(10-3K-1)ZT類型Bi24Sb68Te142Se63.20.96pBi0.5Sb15Te3.133.00.90p(Sb2Te3)2(Bi2Te3)25(Sb68Se3)33.41.02pBi1.75Sb0.25Te3.132.20.66n(Sb2Te3)5(Bi2Te3)90(Sb68Se3)53.20.96n594.3熱電材料PbTe基合金300~900K溫度范圍摻入納米Ag、Sb等元素，可大大提高熱點(diǎn)優(yōu)值ZT美國(guó)早期宇宙飛船采用此材料來(lái)供電604.3熱電材料SiGe合金性能最好的高溫?zé)犭姴牧希?000K左右溫度范圍1977年旅行者號(hào)太空探測(cè)器首次采用SiGe合金作為溫差發(fā)電材料，此后的美國(guó)的空間計(jì)劃中，SiGe幾乎完全取代易揮發(fā)的PbTe材料。614.3熱電材料Bi、Sb、Pb、Ge等元素含量少、價(jià)格貴、易氧化、劇毒、！新型熱電材料624.3熱電材料氧化物熱電材料：NaCo2O4與合金相比，氧化物熱電材料最人的優(yōu)點(diǎn)就是可以在氧化氣氛里高溫下長(zhǎng)期工作，其大多無(wú)污染、無(wú)毒性、儲(chǔ)量豐富，且制備簡(jiǎn)單ZT值接近1，摻雜可提高熱電優(yōu)值ZT634.3熱電材料五、熱電材料的應(yīng)用熱電發(fā)電半導(dǎo)體制冷測(cè)量溫度644.3熱電材料熱電發(fā)電特殊場(chǎng)合使用的電源。例如：放射性同位素溫差發(fā)電器（Radioi