本发明公开了一种基于优异电学性能的二维铋薄膜的器件及其制备方法,包括基底和电极。利用电子束蒸镀的工艺首次在纯硅片基底上制备出高导电性能的二维铋薄膜,并通过光刻和电子束蒸镀的工艺在二维铋薄膜上制作出特定形状的电极。该方法工艺可控,可大规模制备高导电性能的二维铋器件,二维铋导电薄膜与基底材料以层状/层状形式复合,使二维铋薄膜具有长平均自由程、高载流子迁移率、高热电转换效率的特征。具有表面平整度高、材料厚度可调、化学性质稳定等优点,且使用寿命长、材料耐久性好。

本发明涉及一种具有高转换效率的低品位废热回收锑化物热电模块及其制备方法,该热电模块包括绝缘导热陶瓷板,以及固定在绝缘导热陶瓷板上并由金属导流层串联的n-p热电单元,n型热电元件组成为Ni/Fe/Mg-3SbBi/Fe/Ni,p型热电元件的组成为Ni/Sb/CdSb/Sb/Ni。本发明的热电器件选用的热电材料属于锑化物,其组成元素具有丰度高、价格低廉的特点,同时具有与商业Bi-2Te-3基材料可比热电性能。并且该热电器件相比于传统商业Bi-2Te-3基热电器件,具有转换效率高,应用温区宽,功率价格比高等特点,是目前低品位废热回收温区热电效率最高值。此外,该热电模块具有较高的热稳定性,热电元件可加工性高,是实现规模化生产和应用的必要条件。

本发明公开了一种p型碲化铋制备方法,包括：根据p型碲化铋的化学式,确定原料配比,并根据原料配比,将原料装入石英管中；对石英管进行洗气操作,并将石英管进行抽真空操作和密封操作；对经过密封操作的石英管中的原料进行熔炼操作和冷却操作,以得到铸锭,并将铸锭磨成原料细粉,将原料细粉装入石墨模具中进行放电等离子烧结操作,以得到所述p型碲化铋。本发明还公开了一种p型碲化铋制备装置、系统和计算机可读存储介质。本发明通过将制备p型碲化铋的原料根据原料配比放入真空密封的石英管,并对石英管中的原料进行熔炼操作和放电等离子烧结操作,最终得到p型碲化铋,提高了p型碲化铋的热电性能和机械性能。

本发明涉及一种制备热电厚膜的方法,包括：确定热电材料的脆性-塑性转变温度；将块状热电材料在其脆性-塑性转变温度及其以上且熔点以下的温度区间内进行辊压处理；所述辊压处理的参数包括：辊筒的线速度为0.01～10 mm/s、优选0.1～5mm/s,控制每次下压辊筒的下压量为0.0005～0.1mm、优选0.001～0.05mm；重复辊压处理所述直至得到规定厚度的热电厚膜；以及将所得热电厚膜进行退火处理；所述退火处理的温度为100～800℃,优选300～500℃；所述退火处理的时间为10～500小时,优选为100～300小时。

本发明提供了一种n型PbTe基热电器件接头及其制备方法,该热电器件接头包括相互连接的n型PbTe基热电材料和接触层,所述接触层材料为Fe-(1-x)Sb-x,其中x满足0.1<x<0.5；所述n型PbTe基热电材料和接触层在电场和压力场的耦合作用下反应连接。采用本发明的技术方案,通过选择合适的PbTe基热电器件接头接触层材料进行连接,减小了电极材料与热电材料的界面热应力,具有较低的界面接触电阻、较佳的连接效果以及良好的界面稳定性,有效提高PbTe基热电器件的可靠性和服役寿命,为实现高性能PbTe基热电器件的制造有重要的科学与实用意义；工艺方法简单、成本较低、适合工业化生产。

本发明公开了一种共掺杂Cu和Bi提高n型PbTe基热电材料性能的方法,是按照Pb-(0.999)Bi-(0.001)Te-xat％Cu-2Te的化学计量比,在n型PbTe基热电材料中掺杂Cu和Bi,从而提高其性能,其中x的范围在1.0-5.0。本发明具有工艺简单、设备成本低、经济性高、可重复性高等优点,所制备的PbTe基热电材料具有高的功率因子的同时具有较低的热导率,其ZT值在n型PbTe基材料中处于较高水平,具有广阔的应用前景。