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作者：赵明;孙陆军;黄望哩;肖尊奇;姜志忠;
单位：中国科学院合肥物质科学研究院核能安全技术研究所;中国科学技术大学研究生院科学岛分院;
摘要：近年来，高温热电材料SiGe合金的制备工艺不断优化，其热电优值得到不断提升，作为温差发电器件材料在未来深空探测装备发电应用中展现出巨大的应用价值。基于目前研究发展的SiGe合金，在考虑接触电阻与热阻的基础上，利用ANSYS软件构建了平面型SiGe热电器件的仿真模型，分析电极厚度、电偶臂间距、电偶臂结构、热损和热端温度变化对器件输出性能影响。结果表明，器件开路电压和最大输出功率分别为0.315 V和0.56 W，与器件实验结果的误差均小于5%，模型具有较好的计算精度。减小热端SiMo电极厚度和电偶臂间距有效提高了器件输出性能，当器件电极厚度为1 mm，电偶臂间距为3 mm时，输出功率和热电效率达0.85 W和6.80%。结构设计发现，当n型和p型电偶臂横截面积比为0.90时，输出功率获得最大值；面积比为1.10时，转换效率获得最大值。器件与环境之间换热系数的增大有利于输出功率的提高，但转换效率大幅降低。器件输出性能变化相对热端温度变化具有滞后性，温度阶跃变化之后重新达到稳态所需要的时间为0.048 s，大于温度线性变化重新达到稳态所需要的时间0.022 s。研究结果可为后续器件的加工制备提供理论指导。
关键词：SiGe;;热电器件;;数值模拟;;输出性能
基金资助：国家自然科学基金青年基金项目（2180051117）资助
