高效分段式PbTe/Bi2Te3热电器件的统一接触层设计

热电转换效率提升至15.3%和13.5%通过TiTe?统一接触层设计实现，采用火花等离子烧结工艺简化制造流程，有效解决PbTe与Bi2Te3材料界面兼容性问题。

　　

分段热电器件的开发往往受到复杂制造工艺的限制，以及缺乏适用于不同段之间的界面材料的阻碍。在这里，我们提出了一种统一的接触层设计方法，使用TiTe₂来连接p型PbTe/(Bi, Sb)₂Te₃（BST）分段热电器件。这一设计基于热力学相图分析，并通过实验验证。TiTe₂具有与PbTe和BST相匹配的热膨胀系数、优异的化学惰性以及较低的接触电阻率。这使得我们可以采用一步火花等离子烧结（SPS）工艺来替代传统的多步焊接工艺，从而将界面寄生电阻降低到总器件电阻的5%以下。经过优化的p型分段单腿器件在450 K的温差（ΔT）下实现了15.3%的创纪录能量转换效率，而双对模块在500 K的温差下实现了13.5%的效率，均优于传统的PbTe基器件。所提出的界面设计和简化的制造流程为下一代热电模块的开发提供了坚实的框架。