微型半导体热电器件的制备与表征开题报告

全文总字数：6399字

1. 研究目的与意义（文献综述）

能源短缺和化石燃料引起的环境危机，极大地推进了新能源材料和产业的建设进程。面对化石能源燃烧所带来的温室效应、臭氧层破坏和酸雨等环境恶化问题，国际能源署于2019年所发表的“全球能源与碳排放状况年度报告”指出，受益于新能源高效技术及低碳推广，全球碳排放2014-2016年间曾保持平稳，但高效再生能源发展速度跟不上能源需求的快速增长，2018全年需求增长达2.8%，达330亿吨，为2013年以来的最高值。太阳能和风力发电均呈现两位数增长，但速度仍赶不上电力需求，各方面采取紧急行动开发清洁能源十分迫切。其中热电材料能实现电能和热能的直接转换，提供了一种既简便又环保的解决方法。热电器件可以将太阳辐射热、放射性同位素衰变热、汽车尾气热、工业废热，甚至人体产生的热量直接转换为电能，不含机械运动部件，可实现小型化，安静运行且不排放温室气体，通过与其它能量转换技术协同工作，可以释放出热电器件的巨大潜力^[1]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

本文从热电器件的进一步微型化出发，探索高功率密度微型温差发电器件和模块的制备技术研究，拟选取已广泛商业应用碲化铋基热电材料，采用电串联、热并联的典型Π形扁平结构，将Π形热电元件串联成2mm×16mm长条型设备，使多个器件串联时具有柔性，利用模组形式提升功率，并对材料镀层、高温扩散焊曲线及模组平面焊接等的最佳制备工艺进行探索，测量和评估其最大转化效率及输出功率、接触电阻和最大制冷温差等，进而验证其应用于可穿戴5g设备领域的可行性。

本课题研究的主要内容具体如下：

3. 研究计划与安排

2019.09.27 - 2019.10.17（第4~7周）查阅相关文献资料，了解微型热电器件的研究进展，熟悉并掌握器件设计方法，撰写开题报告。

2019.10.18 - 2019.10.23（第7~12周）完成微型热电器件的组装。

2019.10.24 - 2019.11.16（第13~15周）热电器件发电和制冷性能的测试表征，热电器件微观结构表征和失效分析。

4. 参考文献（12篇以上）

1. he w, zhang g, zhang x, et al. recent development and application of thermoelectric generator and cooler[j]. applied energy, 2015, 143: 1-25.

2. ercan a , sunay m o, akyildiz i f. rf energy harvesting and transfer for spectrum sharing cellular iot communications in 5g systems[j]. ieee transactions on mobile computing, 2017, 17(7): 1680-1694.

3. 尤肖虎,潘志文,高西奇,曹淑敏,邬贺铨.5g移动通信发展趋势与若干关键技术[j].中国科学:信息科学,2014,44(05):551-563.

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