并联模型研究双层热电薄膜热电性能

摘要

目前,热电双层膜的电输运性能测量及预测一般采用并联模型理论,然而并联模型使用条件缺乏理论和实验的支持和验证.本文借助于COMSOL Multiphysics软件采用有限元理论模拟得到了Cu/Si, Ag/Si双层膜在施加温度差下的塞贝克系数,并与并联模型进行比较.研究双层膜两端是否镀金属Pt层、双层膜之间插入高阻/低阻/绝缘界面对双层膜的塞贝克系数测量结果的影响.研究发现,当冷热端无Pt时,高阻和电绝缘界面时Si和Cu两侧电势分别沿温度梯度方向均匀分布,测得其塞贝克系数分别与材料本身的值相同,低阻界面时Cu侧热电势随着探针间距L均匀变化, Si侧呈现非均匀变化.有Pt时, Cu和Si侧的热电势沿着温度梯度的方向分布均匀,无论在绝缘/高阻/低阻界面中, Si和Cu两侧测量值均与Cu塞贝克系数相同.实验研究了Si/Ag和Bi/Ag双层膜,无Pt时, Si/Ag双层膜Si侧的塞贝克系数的绝对值随着温度的降低而降低,但是Ag侧塞贝克系数的绝对值随着温度的降低而升高.有Pt时, Bi/Ag双层膜两侧的塞贝克系数相同.