[发明专利]基于空间变化的分布式传输性质的具有增强最大温差的热电元件和装置

权利要求书

1.一种热电元件，包括：

冷端；

热端；以及

p型或n型材料，所述P型或n型材料具有所述热端与所述冷端之间的长度，并且具有本征塞贝克系数(S)、电阻率(ρ)和热导率(λ)，

其中S、ρ和λ中的两个或更多个中的每个通常沿从所述冷端到所述热端的所述长度增加。

2.如权利要求1所述的热电元件，其中，S、ρ和λ中的两个或更多个中的每个的增加被选择，使得在最大性能系数(COP)下，描述所述冷端与所述热端之间的温度增加的曲线是凹的。

3.如权利要求1或2所述的热电元件，其中，S、ρ和λ中的全部三个中的每个通常沿从所述冷端到所述热端的所述长度增加。

4.如前述权利要求中的任一项所述的热电元件，其中，在沿所述长度的第一位置处的S是在沿所述长度的第二位置处的S的至少2.5倍。

5.如前述权利要求中的任一项所述的热电元件，其中，所述p型或n型材料的截面面积沿所述长度变化。

6.如前述权利要求中的任一项所述的热电元件，其中，所述p型或n型材料的组成、掺杂、晶体结构或孔隙率沿所述长度变化。

7.如前述权利要求中的任一项所述的热电元件，其中，所述p型或n型材料从由碲化铋、碲化铋铯和铋锑所组成的组中选取。

8.如前述权利要求中的任一项所述的热电元件，其中，所述p型或n型材料包括金属热电材料、有机热电材料或多孔硅。

9.一种单级热电装置，所述单级热电装置包括如前述权利要求中的任一项所述的热电元件。

10.如权利要求9所述的热电装置，其中，S、ρ和λ中的两个或更多个的每个的通常增加被选择，使得ΔT/T_H为至少0.2。

11.如权利要求9或10所述的热电装置，其中，S、ρ和λ中的两个或更多个中的每个的通常增加被选择，使得优值(ZT)为至少0.25。

12.一种单级热电装置，其中，S、ρ和λ中的两个或更多个中的每个的通常增加被选择成优化最大温差，其还在为至少0.1的温差ΔT/T_H下产生至少0.5的最大性能系数(COP)。

13.如权利要求9至12中的任一项所述的热电装置，其中，S、ρ和λ中的两个或更多个中的每个的通常增加被选择，使得最大热泵浦(Q_c)为至少1.5*i₀。

14.如权利要求9-13中的任一项所述的热电装置，其中，所述p型或n型材料的截面面积沿所述长度变化。

15.如权利要求14所述的热电装置，其中，所述截面面积中的变化被选择，使得ΔT/T_H为至少0.3。

16.一种多级热电装置，所述多级热电装置包括如权利要求9-15中的任一项所述的多个单级热电装置。