Eine umfassende Übersicht über thermoelektrische Generatoren: Technologien und gängige Anwendungen

Steigende Energiekosten, Umweltverschmutzung und globale Erwärmung sind Probleme, mit denen wir uns zurzeit befassen. Um ihre Auswirkungen zu reduzieren, konzentrieren sich Wissenschaftler darauf, energieerntende Stromerzeuger zu verbessern. Thermoelektrische Generatoren (TEGs) haben ihre Fähigkeit demonstriert, thermische Energie direkt über den Seebeck-Effekt in elektrische Energie umzuwandeln. Außerdem sind sie umweltfreundlich, da sie keine chemischen Produkte enthalten, leise arbeiten, weil sie keine mechanischen Strukturen und/oder beweglichen Teile besitzen, und sie können auf vielen Arten von Substraten wie Silizium, Polymeren und Keramiken gefertigt werden. Darüber hinaus sind TEGs positionsunabhängig, haben eine lange Betriebslebensdauer und sind für die Integration in kompakte und flexible Geräte geeignet. Dieses Papier präsentiert eine eingehende Analyse von TEGs, beginnend mit einer umfassenden Beschreibung ihres Wirkungsprinzips, ihrer Typen (planar, vertikal und gemischt), der verwendeten Materialien, des Gütemerkmals, von Verbesserungstechniken einschließlich verschiedener Anordnungen thermoelektrischer Materialien (konventionell, segmentiert und kaskadiert) sowie der verwendeten Technologien und Substrattypen (Silizium, Keramiken und Polymere). Dieses Manuskript beschreibt auch die Nutzung von TEGs in verschiedenen Bereichen, beginnend von Niedrigleistungsanwendungen (medizinische und tragbare Geräte, IoT: Internet der Dinge und WSN: drahtloses Sensornetzwerk) bis hin zu Hochleistungsanwendungen (industrielle Elektronik, Automotoren und Luft- und Raumfahrt).