热电材料具有显著的珀尔帖效应，这使其成为固态制冷器件的核心材料。
以往，用于制冷的经典热电材料是碲化铋(Bi2Te3)。但制冷器件需要使用大量昂贵的碲元素，其高昂的成本阻碍了热电材料在制冷方向的应用。
近日，美国休斯顿大学的任志锋教授和美国麻省理工大学的陈刚教授（共同通讯作者）等报导了一种价格低廉的热电材料。
研究发现，N型铋化镁(Mg3Bi2)基热电材料的品质因数在温度为350K时达到最大值0.9，可以与商业硒碲化铋(Bi2Te3-xSex)媲美，其价格更低廉，具有巨大的成本优势。
研究发现，Mg3Bi2基热电材料能与Fe和Ni形成良好的接触，克服了传统Bi2Te3-xSex材料接触不良的问题。这对简化Mg3Bi2基热电材料的组装工艺大有裨益。
作者将N型的Mg3Bi2基材料(Mg3.2Bi1.498Sb0.5Te0.002 )与P型的碲化铋锑(Bi0.5Sb1.5Te3)组装成温差电单偶，在热端温度为350K的条件下能在冷端造成91K的巨大温差。
热电材料的成本高达热电模组总成本的三分之一。因此，用价格低廉的N型Mg3Bi2基热电材料代替价格昂贵的Bi2Te3，在热电制冷方向具有可观的应用前景。
该工作以“Highthermoelectric cooling performance of n-type Mg3Bi2-based materials”为标题于2019年8月2日在线发表在国际顶刊Science上。
图一、由N型Mg3.2Bi1.498Sb0.5Te0.002 与P型Bi0.5Sb1.5Te3组成的温差电单偶的热电制冷性能测试
图二、Mg3.2Bi2-xTex 的电子及热电性质
图四、Mg3.2Bi1.998-xSbxTe0.002的热电性质
High thermoelectric cooling performance of n-type Mg3Bi2-basedmaterials （Science, 2019, DOI: 10.1126/science.aax7792）
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