半导体温差发电器件的应用及其市场调研(doc 9页)
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半导体设备市场调研报告半导体设备市场调研报告一、市场概述半导体设备是指用于制造和加工半导体材料的设备。
随着电子技术的快速发展,半导体设备市场也取得了长足的进步。
半导体设备广泛应用于电子、通信、计算机、消费电子等领域,是现代科技产业不可或缺的基础设施之一。
二、市场规模据统计数据显示,2020年全球半导体设备市场规模达到了590亿美元,较前一年增长了8.8%。
而在未来几年,市场规模预计将继续保持增长态势。
三、市场驱动因素1.技术进步:随着半导体技术的不断突破,更加先进的半导体设备需求日益增加,推动了市场的发展。
2.物联网和人工智能的兴起:物联网和人工智能的普及和发展,对半导体设备的要求越来越高,提高了市场需求。
3.5G网络的推广:随着5G网络的推广,对半导体设备的需求也在不断增加,尤其是通信领域的设备。
4.电子消费品的普及:电子消费品如智能手机、平板电脑等的普及,也对半导体设备市场的增长起到了推动作用。
四、市场竞争格局目前,半导体设备市场呈现出竞争激烈的态势。
主要的竞争对手包括美国的应用材料、日本的东京威力、荷兰的ASML等公司。
这些公司都在不断推出更加先进的设备,提高技术水平,以争夺市场份额。
五、市场前景随着人工智能、物联网等新兴技术的不断发展,对半导体设备的需求将会进一步增加。
同时,5G网络的普及和电子消费品的普及也将对市场的发展提供巨大的机遇。
预计在未来几年,半导体设备市场将保持稳定增长,并逐步形成更加成熟的产业链格局。
六、市场挑战尽管市场前景看好,但半导体设备市场依然面临一些挑战。
首先,技术更新换代速度快,设备更新迭代频繁,对企业的研发能力提出了更高的要求。
其次,市场竞争激烈,企业需要不断提高自身的竞争力才能在市场中立于不败之地。
此外,全球半导体产业链分工明确,对企业的合作能力以及全球供应链的稳定性也提出了一定的挑战。
七、结论总之,半导体设备市场面临着巨大的机遇和挑战。
随着技术的进步和新兴领域的兴起,市场的需求将会不断增加,预计市场规模将继续扩大。
半导体调研报告半导体作为现代科技的核心基石,在电子信息、通信、计算机、人工智能等众多领域发挥着至关重要的作用。
为了深入了解半导体行业的现状、发展趋势以及面临的挑战,本次进行了全面而深入的调研。
一、半导体的定义与分类半导体是指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。
常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。
根据其功能和应用,半导体可以分为集成电路(IC)、分立器件、光电器件和传感器等四大类。
集成电路是将多个电子元件集成在一个芯片上,实现特定功能的电路。
它又可分为模拟集成电路、数字集成电路和混合集成电路。
分立器件则包括二极管、三极管、晶闸管等,主要用于电力电子和功率控制等领域。
光电器件如发光二极管(LED)、激光二极管、太阳能电池等在照明、通信和能源领域有广泛应用。
传感器则用于感知物理量如温度、压力、湿度等,并将其转化为电信号。
二、半导体行业的发展历程半导体行业的发展始于 20 世纪中叶。
早期的半导体器件主要是基于锗材料,但由于硅材料具有更高的稳定性和丰富的资源,逐渐取代了锗成为主流。
20 世纪 70 年代,微处理器的出现标志着半导体行业进入了大规模集成电路时代。
此后,半导体技术不断进步,芯片的集成度越来越高,性能不断提升,成本不断降低。
在过去几十年里,半导体行业经历了多次技术变革和产业整合。
从摩尔定律的驱动下不断缩小芯片制程,到新材料和新架构的探索,半导体行业始终保持着创新的活力。
同时,全球半导体产业的格局也在不断演变,从美国的主导地位到亚洲地区的崛起,特别是韩国、日本和中国台湾在半导体制造领域取得了显著成就。
三、半导体行业的市场现状当前,全球半导体市场规模持续增长。
据市场研究机构的数据,2022 年全球半导体销售额达到了_____亿美元。
在市场需求方面,智能手机、计算机、数据中心、汽车电子等领域是半导体的主要应用市场。
其中,智能手机对高性能芯片的需求不断推动着半导体技术的进步,而汽车电子的快速发展也为半导体行业带来了新的增长机遇。
半导体调研分析报告一、引言半导体作为现代科技的基石,在电子信息产业中扮演着至关重要的角色。
从智能手机、电脑到汽车、医疗设备,半导体的应用无处不在。
为了深入了解半导体行业的现状和发展趋势,我们进行了此次调研分析。
二、半导体行业概述(一)半导体的定义和分类半导体是一种导电性介于导体和绝缘体之间的材料,常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。
根据其功能和应用,半导体可分为集成电路(IC)、分立器件、光电子器件和传感器等。
(二)半导体产业链半导体产业链涵盖了从设计、制造、封装测试到销售的各个环节。
设计环节负责芯片的架构和功能设计;制造环节将设计转化为实际的芯片产品;封装测试环节对芯片进行封装和性能测试,以确保其质量和可靠性;销售环节则将芯片推向市场。
三、市场规模与发展趋势(一)全球市场规模近年来,全球半导体市场规模持续增长。
据统计,_____年全球半导体市场销售额达到_____亿美元,预计到_____年将超过_____亿美元。
(二)国内市场规模随着国内电子信息产业的快速发展,中国已成为全球最大的半导体消费市场。
_____年,中国半导体市场销售额达到_____亿元,占全球市场的比重超过_____%。
(三)发展趋势1、技术不断创新随着摩尔定律逐渐逼近物理极限,半导体行业正在寻求新的技术突破,如新材料的应用、三维封装技术等。
2、应用领域拓展半导体的应用领域不断拓展,除了传统的消费电子、通信领域,在汽车电子、工业控制、人工智能等领域的需求也在快速增长。
3、产业整合加剧为了降低成本、提高竞争力,半导体行业的整合趋势愈发明显,大型企业通过并购重组不断扩大规模。
四、竞争格局(一)全球竞争格局全球半导体市场主要由美国、韩国、日本等国家的企业占据主导地位。
英特尔、三星、台积电等企业在技术、市场份额等方面具有显著优势。
(二)国内竞争格局国内半导体企业在近年来取得了一定的发展,但与国际巨头相比仍存在差距。
不过,一些企业在特定领域如存储芯片、射频芯片等已经开始崭露头角。
温差发电技术及其一些应用来源:能源技术2009-5-121 温差发电的原理温差发电是利用两种连接起来的导电体或者半导体的塞贝克效应(Seebeck Effect),将热能转换成电能的一种技术。
由两种不同类型的半导体构成的回路如图1,当装置的一端处于高温状态另一端置于低温状态下,就会在回路中形成电动势:ε = αs (T1-T2)(1)式中:T1为低温度端温度,K;T2为高温端温度,K;αs为所用热电转换材料的塞贝克系数,V/K。
图1 温差发电原理图(点击图片放大)在应用时多个PN结串联起来,构成一个热电转换模块(见图2),目前已有产品面市。
例如图3为Hi-z公司生产的热电转换模块系列,该模块系列能在-20℃到300℃的温度范围内有效地进行热电转换,输出功率为2.5~19W,负载电压为1.65~3.30V。
图2 热电模块结构示意图(点击图片放大)图3 Hi-z生产的热电转换模块系列(点击图片放大)2 热电材料的研究进展热电转换模块转换的效率很大程度上决定于其组成材料的性能,温差发电的电动势不但取决于材料的塞贝克系数α,而且和高低温端间的温差△T和有关,s从而与材料的导热有关,另外输出电流还与材料的导电率有关,所以常用热电转换材料的优值Z评价材料的热电性能:Z=(αs)2σ/λ (2)式中:αs为塞贝克系数,σ为电导率,λ为热导率。
Z的量纲为K-1,研究分析中优值又常采用优值Z和工作温度T的无量纲ZT 表征。
提高材料的优值是研究开发高效热电转换材料的主要方向,通常有以下几种途径:①选择最佳载流子度;②提高载流子迁移率与晶格热导率的比;③改变晶体取向;④改变颗粒尺度使颗粒间既能导电同时声子散射又比较显著,促使颗粒定向分布;⑤选择最佳的工作温度及材料的禁带宽度。
已有的研究资料表明,在室温下热电转换材料的优值只要能大于3,热电效率就可以达到令人较满意的水平并可以推广应用。
目前热电材料的研究主要集中在以下几个方面。
2023年温差能行业市场调研报告一、为什么要进行温差能行业市场调研?温差能是以高温热源和低温热源之间的温差产生热电效应,直接将热能转换为电能的一种新型清洁能源。
近年来,环保和可持续发展的重视,使温差能成为热能转换领域的研究热点之一。
温差能与传统能源相比具有优势:1. 清洁、环保:温差能是一种无污染、无噪音、无辐射的能源。
2. 稳定性强:温差能系统稳定性高,可长期运行。
3. 资源广泛:温差能依赖的初级能源是太阳能,而人类生存所处的地球表面几乎在任何时刻都因为太阳的照射而形成温差。
因此,温差能在未来的发展中具有无限潜力。
但是,在探索和发展温差能的路上,还存在很多技术难题需要解决。
同时,行业市场的优劣势分析对于企业发展非常必要。
因此,进行温差能行业市场调研就显得十分重要。
二、温差能行业市场现状1. 国内市场概况目前在国内,温差能的应用还处于起步阶段,温差能供热技术作为代表潜力较大,但由于技术难度较大,温差能在供热领域的市场应用还相对较少。
目前,温差能供热技术主要用于农村地区和偏远山区的取暖。
2. 海外市场概况在国外,主要有美国、日本、欧洲等发达国家已经在温差能领域取得了一定的进展和应用。
例如,美国、欧洲、日本等国家已经在航海领域、野外探测领域和军事领域等领域有了应用。
在欧洲,因为具有环保、低成本等优点,因此,在供热和发电领域应用较广泛,而在日本,受到地震、火山等自然灾害的影响,温差能的应用也日益增加。
三、温差能行业的发展趋势1. 向民用领域延伸由于温差能具有清洁、环保、稳定等优势,未来温差能将进一步向民用领域延伸。
例如,供暖、空调等领域有望得到广泛应用。
同时,由于温差能的高成本,大规模的商业应用还需要在成本降低、技术进步等方面取得突破。
2. 技术升级未来,温差能技术的升级将促进产业的进一步发展。
例如,科研人员将进一步探索新的材料、生产工艺和系统设计,提升整个温差能系统的效率和稳定性。
3. 政策支持政策方面,由于温差能的环保、清洁特点,政府对于温差能的支持政策也将得到进一步加强。
中国电力半导体器件行业研究-发展概况、需求情况(一)行业发展概况1、行业基本情况电力电子技术作为一种通过高效转换提供高质量电能、实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术,已经成为弱电控制与强电运行相结合、信息技术与先进制造技术相融合、实现智慧化升级不可或缺的重大关键核心技术,属关键共性技术领域。
电力电子技术是能源高效转换领域的核心技术,包括电力半导体器件、变流电路和控制技术三个部分,其中电力半导体器件是基础,变流电路是电力电子技术的核心。
电力半导体器件在中国又常被称为功率半导体器件,电力半导体器件是现代电力电子装置的心脏,其功能包括变频、变压、变流、功率放大和功率管理等,通过对电能高效地产生、传输、转换、存储和控制,降低电路损耗,提高能源利用效率,实现节能和传统产业信息化。
电力半导体器件在国民经济工业部门和社会生活各方面应用广泛,在电力工业领域未来发展建设中起到至关重要的作用。
新能源发电、直流输电、储能、新型配电、智能电网等都会用到电力半导体器件。
从电力半导体器件的市场发展看,功率器件产品已经成为市场的热点。
由于功率器件在高频状态工作时更加节能、节材,也能大幅减少整机装备的体积和重量,功率半导体技术已成为促进电力半导体器件产品持续发展的主要动力。
在产品应用方面,电子整机产品对功率变换、电源管理等日益增长的需求直接推动了功率晶体管产品的发展。
近年来,“节能减排”、“开发绿色新能源”已成为中国长期发展的基本国策。
在中国绿色能源产业发展的推动下,电力电子技术迅速发展成为建设节约型社会、促进国民经济发展和践行创新驱动发展战略的重要支撑技术之一。
《电力电子行业“十三五”发展指导意见》指出,将电力电子技术应用于发电、输电、变电、配电、用电、储能,能够起到改善电能、控制电能、节能环保的作用,使电网的工频电能最终转换成不同性质、不同用途的高质量电能,以适应千变万化的用电装置的不同需要。
中国工业领域使用了大量的轧机、电焊机、电镀和电解电源、风机、水泵、无轨电车等机电设备,具有巨大的效率提升需求和空间。
半导体行业调研报告一、概述半导体行业是现代科技领域中最重要的支柱之一。
本报告将对半导体行业的市场规模、发展趋势、技术应用以及主要企业进行深入调研和分析。
二、市场规模近年来,半导体行业市场规模呈现出持续增长的趋势。
据统计,全球半导体市场规模为X亿美元,在未来几年内有望达到X亿美元。
亚太地区是半导体市场的主要消费地区,其中中国市场规模占据重要地位。
随着物联网、人工智能等新兴技术的快速发展,半导体需求进一步增加的趋势十分明显。
三、发展趋势1.封装和测试技术的进步:随着芯片封装和测试技术的不断创新,新一代封装工艺的出现为半导体行业带来了新的机遇。
三维封装、系统级封装等技术的发展,提高了芯片的集成度和性能,同时也推动了半导体市场的进一步发展。
2.物联网的兴起:物联网的大规模应用对半导体行业提出了更高的要求,推动了芯片技术的不断创新。
低功耗、低成本、高集成度的芯片需求大幅增加,使得半导体行业面临更大的市场机遇。
3.新兴市场的崛起:随着新兴市场的不断崛起,特别是中国市场的崛起,全球半导体行业发生了重大的格局变化。
许多国际知名企业纷纷扩大在中国市场的投资和布局,以满足日益增长的需求。
此外,新兴市场对无线通信、移动设备等领域的需求也对半导体行业的发展起到了重要推动作用。
四、技术应用半导体技术广泛应用于各个领域,包括电子信息、通信、汽车、医疗、工业控制等。
随着新技术的不断涌现,半导体在各个领域的应用也在不断扩展。
例如,在电子信息领域,半导体技术已经和人工智能、大数据、云计算等技术深度融合,推动了数字化转型的进程。
五、主要企业调研1. 英特尔(Intel):英特尔是全球最大的半导体企业之一,拥有全球领先的技术实力和创新能力。
公司不仅在传统芯片领域具有强大的竞争力,还积极布局人工智能、物联网等新兴领域,为半导体行业的发展做出了重要贡献。
2. 三星电子(Samsung Electronics):作为全球知名的综合性电子公司,三星电子在半导体领域具有重要的地位。
半导体行业调研报告
半导体行业是一个关键性的高科技产业,在现代社会中扮演着重要的角色。
为了更好地了解半导体行业的发展和趋势,本次调研报告将从市场规模、技术发展和应用领域等方面进行分析。
首先,半导体行业的市场规模呈现出高速增长的趋势。
随着信息技术的普及和物联网的快速发展,半导体需求量不断增加。
据统计数据显示,全球半导体市场规模呈现出逐年扩大的趋势,预计2025年将达到2万亿美元。
尤其是在云计算、人工智能
和5G通信等领域,半导体的需求量将进一步增加,为半导体
行业带来更多的机遇。
其次,在技术发展方面,半导体行业也经历了巨大的进步。
从最早的单极管、晶体管到如今的集成电路和微电子技术,半导体技术在电子领域的应用得到了极大的拓展。
目前,三维集成电路、超大规模集成电路和纳米半导体技术等新技术逐渐成熟,为半导体行业的发展提供了更多的可能性。
同时,半导体制造工艺的不断革新和制造成本的降低也使得半导体产品更加普及。
最后,半导体行业的应用领域广泛。
除了传统的计算机、手机和消费电子产品外,半导体在新能源、智能交通、医疗器械、航天航空等领域都有重要应用。
特别是在新兴领域,如物联网、人工智能和自动驾驶等,半导体技术不仅是支撑关键设备的核心,也是推动行业发展的重要驱动力。
综上所述,半导体行业作为一个关键性的高科技产业,具有广阔的市场前景和技术发展空间。
在未来,随着人工智能、物联
网和5G等新兴领域的快速发展,半导体行业将迎来更多的机遇和挑战。
所以投资者和企业应当密切关注半导体行业的发展动态,抓住机遇,积极布局,以应对未来的竞争。
温差发电的发展与应用摘要:综述了温差发是的基本原理、温差发电技术的研究历程和取得的成绩以及温差发电的展望,着生探讨了目前温差发电技术存在的问题和提高发电效率的各种途径和措施。
关键词:温差发电;温差发电材料;余热利用;前景展望Development and application of thermal energyAbstract: The thermoelectric generator is a basic principle, the temperature difference power generation technology research history and achievements as well as thermal energy outlook, the health of the current thermal energy technology problems and improve power generation efficiency of the various approaches and measures. Keywords: thermal energy; thermal energy materials; waste heat recovery; outlook1 温差发电的基本原理温差电效应是德国科学家塞贝克于1821年首先发现的,人们称之为塞贝克(Seebeck)效应,即两种不同的金属构成闭合回路,当两个接头存在温差时,回路中将产生电流,这一效应为温差发电技术奠定了基础。
如图1所示,A、B两种不同导体构成的回路,如果两个结点所处的温度不同(T1和T2不等),回路中就会有电动势存在,这便是温差发电技术的理论基础。
当结点间的温度差在一定范围内,存在如下关系:式中:--回路产生的电势;--所用两种导体材料的相对塞贝克系数。
2温差发电的研究进展当前温差发电技术的研究主要集中在三个方面,提高温差发电器件的效率、降低成本和扩大应用范围。
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【摘 要】:随着工业化的高速发展,全球性的环境恶化和能源危机正威胁着人类的长期稳定发
展,各国政府对绿色环保技术的研究与利用给予了前所未有的关注和支持。半导体温差发电是一种全固态能量转换方式,无需化学反应或流体介质,因而在发电过程中具有无噪音、无磨损、无介质泄露、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等优点,因此备受关注。本文调研了目前半导体温差发电器件的发展现状以及其性能应用,分析了其未来走势,以及提出了一些设想。 【关键词】:半导体 温差发电 现状 设想
1 前言 温差发电又叫热电发电,是一种绿色环保的发电方式。温差发电技术具有结构简单,坚固耐用,无运动部件,无噪声,使用寿命长等优点。可以合理利用太阳能、地热能、工业余热废热用寿命长等优点。可以合理利用太阳能、地热能、工业余热废热等低品位能源转化成电能。温差发电技术的研究最早开始于20世纪40年代[1]。由于其显著的优点,温差发电在航空、军事等领域得到了广泛的应用,美国,前苏联先后研发了数千个放射性同位素或核反应堆温差发电器用作空间、海洋装置的电源。随着化石能源的日趋枯竭,美国、日本、欧盟等发达国家更加重视温差发电技术在民用领域的研究,并取得了长足的进展。国内温差发电方面的研究,主要集中在发电器理论和热电材料制备方面的研究,旨在为温差发电器的优化提供理论指导和制备性能优良的热电材料,虽然我国是世界上最大的半导体究还很欠缺,因此研究温差发电有着非常现实的意义。 本调研报告的研究内容就是针对市场的一些温差发电有关公司的产品价格等相关事项进行了调研。 2 半导体温差发电器件的工作原理及应用 温差发电是基于热电材料的塞贝克效应发展起来的一种发电技术,将P型和N型两种不同类型的热电材料(P型是富空穴材料,N型是富电子材料)一端相连形成一个PN结如图1,置于高温状态,另一端形成低温,则由于热激发作用,P(N)型材料高温端空穴(电子)浓度高于低温端,因此在这种浓度梯度的驱动下,空穴和电子就开始向低温端扩散,从而形成电动势,这样热电材料就通过高低温端间的温差完成了将高温端输入的热能直接转化成电能的过程。单独的一个PN结,可形成的电动势很小,而如果将很多这样的PN结串联起来,就可以得到足够高的电压,成为一个温差发电器。
图1 温差发电原理示意图 塞贝克效应: 1821年塞贝克发现在锑与铜两种材料组成的回路中,当两个接触点处于不同温度时候,在回路中就有电流通过。人们把产生这种电流的电动势叫做热电动势,也叫做塞贝克电动势或温差电动势。要形成温差电动势必须有两种不同的金属材料,并在两端的连接处有不同的温度,如下图所示。Eab是塞贝克电动势,Sab塞贝克系数。因此塞贝克系数不是由一种材料,而是由一对材料形成的。由于所选的材料不同,电位的变化可以是正或负。因此,塞贝克系数不只是大小,而且符号也很重要。 若两种材料是十分均匀的,那么这种电动势的大小就仅与两个接点的温度有关。产生热电动势的原因主要是由于:(1)两种金属的逸出功不同;(2)两种金属的电子密度不同。从而发生电子从一种金属穿过界面向另一种金属迁移,在接点处形成了接触电势,它与温度有关,在两接点温度不相同时,其接触电动势的代数和不等于零,所产生的接触电势差就是热电动势。在两接点温度差不大时热电动势与温度差成正比。
图2塞贝克效应原理示意图 珀尔帖效应: 珀尔帖效应是1834年由法国科学家JeanC. APeltier发现的,即直流电流流过两种不同金属的接点时,在接点处会出现放热或吸热的现象。实验证明:两种不同金属间产生珀尔帖效应是很微弱的,唯有某些半导体材料PN结的珀尔帖效应较为显著。实用的半导体制温差电材料有碲化铅、硅化铁、锑化锌、碲化铋等。目前以碲化铋应用为主,其三元固溶体合金成分为: P型吠吠吠Bi2Te3+SbTe2 和N型吠吠吠Bi2Te3+Bi2Se3
吠焦耳效应(Joule Effect) 单位时间内由稳定电流产生的热量等于导体电阻和电流平方的乘积。
吠傅里叶效应(Fourier Effect): 单位时间内经过均匀介质沿某一方向传导的热量与垂直这个方向的面积和该方向温度梯度的乘积成正比。由于这些因素,半导体热电效率在很大程度上受到了限制,尽管如此半导体温差电技术还是在各领域中的应用却越来越广泛,越来越显示出它的特殊优越性。利用半导体材料的帕尔帖效应,选用热电效应较高的热电偶构成温差电器件。 图3 (吠傅里叶效应原理实验图) 当直流电通过由两种不同的半导体材料串联成的热电偶时,在热电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,如果在放热端安装散热装置,吸热端就能通过吸收热量使吸热端的温度低于放热端的温度,当改变直流电流方向时,吸热面与放热面交换又能达到制热的效果。但仅有一对热电偶所产生的制冷量是远远不够的,因此为加大功率,采用热电偶串联,吸热端、放热端各自并联。 利用上述原理设计的温差电器件可以用作为冷热源制成具有冷藏、热藏、降温、恒温、升温等功能的装置,并能用于各种热工测量。
3 半导体温差发电器件的市场现状 (1)常山县万谷电子科技有限公司 温差发电是一种合理利用余热、太阳能、地热等低品位能源转换成为电能的有效方式。温差发电具有结构简单,坚固耐用,无运动部件,无噪音等特点。目前在国外已广泛研究。使用普通化石燃料作热源以形成温差发电器的实用系统首推美国专为野外使用而发展的军用电源。它们以各类军队常用的燃油燃烧产生的热量为热源转换为供给战场、尤其是前沿阵地各种电器设备的电能。由于在这些环境中低噪声、能快速启动、能长期连续工作、易携带、维护方便、后勤保障便利等是使用方首要的考虑,在这些方面,温差电转换发电器大大优于常用的内燃式驱动发电机和化学蓄电池。1988年美国生产了一种外形41.2cmX42.2cmX27.3cm的燃烧式温差发电器,该设备的发电元件由120对热电偶组成,可使用多种军用燃油,一次装载后连续工作12小时,产生13.1V直流电压,向负载提供120W的电功率。 随着环保意识的加强以及对传统能源未来匮缺的担心,充分利用余热发电的技术手段日益受到关注。2003年黎巴嫩大学的学者将温差电发电器的热端与该国的一种做饭用的火炉外壁连接,冷端置于空气中,利用炉壁的高温与环境的温差来发电。其实验中所使用的温差电元件即产自中国,因为中国的元件性价比最高,该设备实验中单片元件可产生4W的电功率。中国目前已成为世界上最大的温差电元件生产出口国,这为我国未来温差电的广泛应用打下了坚实的基础。2.2太阳能和地热能热源太阳能和地热能是新能源体系的主要组成部分,它们无污染,而且可以认为是无匮缺的长期资源。太阳能利用最为方便的形式是集热,通过集热后产生的温差即可用于发电。2004年泰国学者通过利用置于屋顶的铜板吸收太阳能集热升温与环境之间的温差发电带动轴流风机引导屋顶空气自然对流从而达到给屋顶降温的效果。 放射性同位素热源对于需要长时间不间断供电而且无须人工维护的应用,温差电转换发电是一种较为理想的选择。所剩下的主要问题就是要寻找一个同样是体积小、寿命长的相应热源。由同位素放射产生热量的方式因其能量密度高、工作寿命长、可靠性高等优点被视为理想热源。医学应用:放射性同位素热源的温差发电器用于向人体植入的器官或辅助器具供电,使之能长期正常工作,如人造心脏或心脏起博器。这类产品可耐受1600K以上的高温,其辐射水平比夜光表还低,依据放射源的半衰期其使用期限可达87年。海洋和地面应用:随着人类在边远地区、海洋的活动不断增加,对能长期工作而不用太多维修的能源系统的需求日增。美国海军是海洋用放射性同位素温差发电器的最大用户。他们使用的典型发电器为Gulf Millibats,设计的工作深度达10KM,温差电偶材料为碲化铋,热源为同位素锶-90,可以提供电压为1.5到1.8V,功率不小于1W,寿命长达10年,通过直流-直流转化器获得24V的输出电压。1961年12月在Chesapeake Curtis海湾为核动力系统设置的第一台SNAP系统,在阿拉斯加的Umeat无人气象站。该站电能由一个至少6年无需维护的温差发电器提供。空间应用:卫星用原子核辅助能源系统(SNAP)的发展始于1955年。1961年6月,美国海军装有SNAP3A这种能源系统的卫星TRANSIT4A发射成功,能源系统运转正常,标志着放射性同位素能源系统首次被用于太空。随着人们对温差发电器的太空应用的深入,在1977年发射的木星、土星探测器旅行者1和2号上的温差发电器的功率已从最初的2W到3W上升到了155W。美国仙童空间电子公司已提出了一种放射性同位素温差发电器的新设计。它采用通用热源模块、SiGe-GaP温差热电偶及温差电器件组件化的模式,一个18单元280W的系统正常工作时效率可达到9.41%。 随着人类空间探索活动的日渐展开,医用物理学的进展以及在地球难于到达地区日益增加的资源考察与探查活动,需要开发一类能够自身供能且无需照看的电源系统。显然,温差发电对这些应用极为适合。它具有结构简单,坚固耐用,无运动部件,无噪声等特点。对于遥远的太空探测器来说,放射性同位素供热的温差发电器是目前唯一的供电系统。此外,随着全球石油消耗的剧增而伴随的全球能源价格的不断攀升,人们开始对全球目前以石化能源为主体的能源结构所带来的社会和经济问题进行反思,越来越多的技术活动集中到新能源的开发及各类能源的综合利用方面。这自然而然将促进有商业价值的大规模温差发电的可行性进行广泛的研究,尤其是自然界中存在温差的利用以及工业余热的开发利用。 如图4所示,温差发电片外形尺寸62*62*3.6MM.开路电压18V,电流600MA,负载电压12V,负载电流600MA。耐高温180度,温差100度。温差发电片外形尺寸40*40*3.6MM.开路电压8V,电流600MA,负载电压4V,负载电流600MA。耐高温180度,温差100度。 温差发电组外形尺寸62*62*4.9MM.开路电压8V,电流1.2A,负载电压4V,负载电流1A。耐高温180度,温差100度。
图4 半导体发电片 表1 半导体产品技术参数 公司名称 产品规格 开路电压 电流 负载电压 负载电流 耐高温 温差
62*62*3.6MM 18V 600MA 12V 600MA 180度 100度
40*40*3.6MM 8V 600MA 4V 600MA 1800度 100度