Alte und neue Konzepte für thermoelektrische Materialien

Grundkonzepte für die Erforschung thermoelektrischer Materialien, der gegenwärtige Kenntnisstand und neueste Entwicklungen auf dem Gebiet sind die Themen dieses Aufsatzes. In aktuellen Forschungsarbeiten werden der Leistungsfaktor maximiert und/oder die Wärmeleitfähigkeit minimiert, um höhere ZT–Werte zu erzielen. Ansätze zur Maximierung des Leistungsfaktors sind die Entwicklung neuer oder das Optimieren existierender Materialien durch Dotieren sowie die Erforschung nanoskaliger Materialien. Die Wärmeleitfähigkeit kann minimiert werden durch das Herstellen fester Lösungen, die Verwendung von Materialien mit niedriger intrinsischer Wärmeleitfähigkeit und durch Nanostrukturierung. Dieser Aufsatz beschreibt die aussichtsreichsten thermoelektrischen Bulkmaterialien unter Berücksichtigung der während des letzten Jahrzehnts gewonnenen Erkenntnisse. Zu Beginn werden die Kristallstruktur und die chemischen und physikalischen Eigenschaften einphasiger Bulkmaterialien sowie die Optimierung ihrer thermoelektrischen Leistung diskutiert. Anschließend wird untersucht, welche neuen Möglichkeiten sich durch den Einsatz nanostrukturierter Kompositmaterialien ergeben. Den Abschluss bildet ein Ausblick in die fernere Zukunft.