Tl9BiTe6 - a new thermoelectric material with record efficiencies

Abstract

Da thermoelektrische Bauelemente aufgrund ihrer elektronischen<br />Funktionsweise verschiedene inhärente Vorteile gegenüber<br />Kompressor-Kühlern und konventionellen Generatoren besitzen,<br />werden sie sowohl zur Kühlung als auch zur Energieerzeugung<br />eingesetzt. Ziel dieser Arbeit ist es daher, nach neuen hocheffektiven<br />thermoelektrischen Materialien zu suchen, um die Effizienz der<br />aktuellen thermoelektrischen Bauelemente zu steigern. Die<br />Effizienz eines Bauelementes hängt über die Gütezahl ZT von den<br />Transporteigenschaften des Materials ab. Ein gutes thermoelektr.<br />Material hat ein hohes ZT, was wiederum eine hohe elektr.<br />Leitfähigkeit, eine große Thermokraft und eine niedrige thermische<br />Leitfähigkeit bedeutet.<br /><br />Verschiedene Materialien wurden untersucht, wobei sich die Verbindungen<br />der Tl5Te3-Gruppe als besonders vielversprechend erwiesen. Aus dieser<br />Gruppe ist Tl9BiTe6 das beste Material. Daher konzentriert sich die weitere<br />Arbeit auf die Optimierung dieses Materials für thermoelektrische Anwendungen.<br /><br />Durch intensives Reinigen der Elemente und des synthetisierten Materials konnte<br />die thermoelektrische Gütezahl ZT im Vergleich zum ursprünglich hergestellten<br />Material sehr deutlich verbessert werden. Trotzdem ist Tl9BiTe6 bei Raumtemperatur<br />noch um einen Faktor 4 schlechter als Bi2Te3-Legierungen, die momentan das beste<br />thermoelektrische Material in diesem Temperaturbereich sind.<br /><br />Die besten Eigenschaften zeigt Tl9BiTe6 erst bei höheren Temperaturen. Oberhalb<br />von 430 K ist die thermoelektrische Gütezahl von Tl9BiTe6 größer als die von Bi2Te3.<br />Bei Temperaturen um 500 K übertrifft Tl9BiTe6 deutlich die thermoelektrischen<br />Wirkungsgrade sowohl von Bi2Te3-Legierungen als auch von (GeTe)85(AgSbTe2)15<br />Verbindungen, die zu den besten Materialien für Hochtemperaturanwendungen<br />gehören. Daher schließt Tl9BiTe6 die Lücke, die zur Zeit zwischen hocheffizienten<br />thermoelektrischen Materialien für Raumtemperatur- und Hochtemperatur-Anwendungen besteht.