文档介绍：第二章月面温差发电的基本效应与月面月壤温度分布特征
L差发电的基本效应
当两种不同金属(或半导体)连接成一个闭合回路，将它们的接点放到两个温度不同的地方，则总的热电效应(乂称温差电效应>Thermoelectricef系如式(2-1-8)和(2-1-9)所示:
tv=aT
(2-1-8)
dat
dT=T
(2-1-9)
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，如式
(2-1-10)：
Qj="R£
(2—1—10)
式中：Qj一一由焦耳效应产生的热量，简称焦耳热；
I一一通过导体的电流；
R——导体的电阻；
1一一导体的长度；
S导体的截面积.
通常用优值Z來衡量温差电材料的性能或其温差电转换效率。Z值可表示为:
=~r
(2-1-11)或无量纲常数ZT：
a2aT
ZT=—
(2-1-12)而热导率由晶格热导率九和电子热导率血两部分组成，即久=九+久e，故无量纲优值可写为下式表示：
a2aT
ZT=17+17
(2-1-13)
式中：Z优值；
T—绝对温度；
CT——电导率；
a塞贝克系数；
入热导率；
L洛伦兹数。
从上式可以看出，较好的温差电材料必须具有较大的塞贝克系数，从而保证有较明显的温差电效应；同时应具有较小的热导率使热量能保持在接头附近；另外，还要电阻较小，使产生的焦耳热量较小。高性能的热电材料应当具有高的赛贝克系数和电导率以及低的热导率，但实际上非本征半导体的性质决定了三者不可兼得。首先，电导率和赛贝克系数都是载流子浓度的函数，随着载流子浓度的提高，电导率呈上升趋势，而Seebeck系数却会随着电导率的进一步提高而大幅度地下降。因此赛贝克系数和电导率之间只能在一个特定的载流子浓度下达到最大，要通过赛贝克系数和电导率來提高转化效率是有限的。其次，根据Wiedemanmn-Franz定律，热导率正比于电导率，因而随着电导率的提高，热导率也会上升，因而利用电导率和热导率来提高转化效率也是有限的。由此可知，通过寻找材料來提高转化效率是有限的。
目前电热材料的选择可依其运作温度分为三类：硏化褪(Bismuthtelluride)及其合金、硏化铅(Leadtelluride)及其合金、硒緒合金(silicongermanium)o在室温下，以硏化钳(Bi2Te3)为基的半导体温差发电模块具有最高的热电优值,
如Bi2Te3在室温下的z值约为0・52,而由舗掺杂的Bi2Te3—Bi。
另外，通过研制各种半导体温差发电模块的制作工艺来提高转化效率也是可行的。比如为了提高每一单位面积的转化功率，可减少半导体温差模块内各个半导体温差元件之间的空隙。也有人提出在半导体温差模块内温差元件的缝隙内填充干燥的氮气，以减少热端的热量传递到冷端，从而保持了两端较理想的温差,提高了发电功率。
最基本的半导体温差发电器件是由P、N两种类型不同的半导体温差电材料经电导率较高的导流片串联并将导流片固定于导热系数较小的陶瓷片上而成。图2-1-4所示的是一个最简单、最基本的温差电器件。当在器件的两端建立一个温差，使高温端保持％,低温端保持人