高稳定W阻挡层的NbFeSb基半赫斯勒温差发电器件

作者：王雷; 宋庆峰; 廖锦城; 柏胜强; 陈立东

来源：电源技术, 2024, 48(03): 519-526.

DOI：10.3969/j.issn.1002-087X.2024.03.027

• 温差发电器件
• 半赫斯勒
• 界面扩散阻挡层
• NbFeSb

半赫斯勒材料是兼具高性能和高稳定性的中高温热电材料，在深空探测等领域具有重要应用前景。开发了适用于p型Nb0.86Hf0.14FeSb的阻挡层W。通过1 073～1 173 K的真空等温老化实验，研究了Nb0.86Hf0.14FeSb/W界面的扩散反应行为和电输运性能。扫描电镜能谱分析发现界面发生了扩散反应并生成Fe-W反应层，反应层厚度与老化时间呈抛物线关系，表现为扩散控制过程，扩散激活能为211.1 kJ/mol。界面电阻率测试结果显示老化前后界面电阻率均小于1μΩ·cm2。基于有限元仿真计算结果，制备了以W为阻挡层的NbFeSb基温差发电器件。在温差为744 K时，器件的最大转换效率达9.5%，最大输出功率密度达2.27 W/cm2。

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院上海硅酸盐研究所; 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室