热电器件优化设计研究现状及展望

何杭

摘 要：本文對热电器件优化设计的相关研究做了综合性的介绍。热电器件具有无可动部件、稳定性高、可靠性好等优点，而热电器件优化设计有望改善其效率不高的局限性，因而相关的研究在近年来得到了迅速发展。本篇文章对热电器件优化设计——两级热电发电机、两级热电制冷器的几何参数优化为例做了介绍，并对其中采用的优化方法做了说明。结合现阶段热电器件优化设计研究的进展，给出了对于热电器件优化设计研究主题的展望，为今后考虑特定场合与复杂工况下热电器件的优化设计提供参考。

关键词：热电器件;优化;热电发电机;热电制冷器

一、绪论

热电器件具有固态能量转换器的特点，通常可以被分为两类：半导体热电发电机基于塞贝克效应将热能转化成电能，半导体热电制冷器基于珀耳帖效应将电能用于制冷。由于基于半导体材料特性的能量转换不需要流动介质或可动部件，这使得热电器件相比传统的发电、制冷系统具有更好的可靠性和稳定性，有很好地研究前景。[1]

热电器件的性能与半导体热电材料的发展密切相关，许多研究人员关注热电材料的物理特性和热电器件的制造技术以提高热电器件的能量转换性能。然而除了热电材料和模块的改进之外，热电器件的优化设计对于提高其性能同样重要。

为了改善热电器件能量转换效率不高的局限性，有关热电器件优化设计的研究在近年来得到了迅速发展。……