Termoelektrinio aušinimo (TEC) technologija padarė didelę pažangą medžiagų, konstrukcijų projektavimo, energijos vartojimo efektyvumo ir taikymo scenarijų srityse.

Nuo 2025 m. termoelektrinio aušinimo (TEC) technologija padarė didelę pažangą medžiagų, konstrukcijų projektavimo, energijos vartojimo efektyvumo ir taikymo scenarijų srityse. Toliau pateikiamos naujausios technologinės plėtros tendencijos ir proveržiai šiuo metu.

I. Nuolatinis pagrindinių principų optimizavimas

Peltier efektas išlieka esminis: nuolatine srove maitinant N tipo/P tipo puslaidininkių poras (pvz., Bi₂Te₃ pagrindu pagamintas medžiagas), karštajame gale išsiskiria šiluma, o šaltajame – sugeriama.

Dvipusio temperatūros valdymo galimybė: vėsinimas / šildymas gali būti pasiektas tiesiog keičiant srovės kryptį, ir yra plačiai naudojamas didelio tikslumo temperatūros valdymo scenarijuose.

II. Medžiagų savybių proveržiai

1. Naujos termoelektrinės medžiagos

Bismuto telūridas (Bi₂Te₃) išlieka pagrindiniu, tačiau dėl nanostruktūrų inžinerijos ir legiravimo optimizavimo (pvz., Se, Sb, Sn ir kt.) ZT vertė (optimalios vertės koeficientas) buvo žymiai pagerinta. Kai kurių laboratorinių mėginių ZT yra didesnis nei 2,0 (tradiciškai apie 1,0–1,2).

Spartesnis bešvinių / mažai toksiškų alternatyvių medžiagų kūrimas

Mg₃(Sb,Bi)₂ pagrindo medžiagos

SnSe monokristalas

Pusiau Heuslerio lydinys (tinka aukštos temperatūros profiliams)

Kompozitinės / gradientinės medžiagos: daugiasluoksnės heterogeninės struktūros gali vienu metu optimizuoti elektrinį ir šilumos laidumą, sumažindamos Džaulio šilumos nuostolius.

III. Struktūrinės sistemos inovacijos

1. 3D termobaterijos dizainas

Norėdami padidinti aušinimo galios tankį ploto vienete, naudokite vertikaliai klojamas arba mikrokanalų integruotas struktūras.

Kaskadinis TEC modulis, Peltier modulis, Peltier įtaisas, termoelektrinis modulis gali pasiekti itin žemą -130 ℃ temperatūrą ir yra tinkamas moksliniams tyrimams ir medicininiam užšaldymui.

2. Modulinis ir išmanus valdymas

Integruotas temperatūros jutiklis + PID algoritmas + PWM pavara, užtikrinantys aukštą temperatūros valdymą ±0,01 ℃ tikslumu.

Palaiko nuotolinį valdymą per daiktų internetą, tinka išmaniajai šaldymo grandinei, laboratorinei įrangai ir kt.

3. Bendradarbiavimas optimizuojant šilumos valdymą

Šaltojo galo pagerintas šilumos perdavimas (mikrokanalas, fazės kaitos medžiaga PCM)

Karštajame gale naudojami grafeno šilumos kriauklės, garų kameros arba mikroventiliatorių matricos, kad būtų išspręsta „šilumos kaupimo“ kliūtis.

IV, taikymo scenarijai ir sritys

Medicinos ir sveikatos priežiūra: termoelektriniai PGR prietaisai, termoelektriniai aušinimo lazeriniai grožio prietaisai, vakcinų šaldymo transportavimo dėžės

Optinis ryšys: 5G/6G optinio modulio temperatūros valdymas (stabilizuojantis lazerio bangos ilgis)

Buitinė elektronika: mobiliųjų telefonų aušinimo laikikliai, termoelektriniai AR/VR ausinių aušinimas, mini šaldytuvai su Peltier technologija, termoelektriniai vyno aušintuvai, automobilių šaldytuvai

Nauja energija: pastovios temperatūros kabina dronų baterijoms, vietinis aušinimas elektromobilių kabinoms

Aviacijos ir kosmoso technologijos: palydovinių infraraudonųjų spindulių detektorių termoelektrinis aušinimas, temperatūros valdymas kosminių stočių nulinės gravitacijos aplinkoje

Puslaidininkių gamyba: tiksli temperatūros kontrolė fotolitografijos mašinoms, plokštelių bandymo platformoms

V. Dabartiniai technologiniai iššūkiai

Energijos vartojimo efektyvumas vis dar mažesnis nei kompresorinių šaldyklių (COP paprastai yra mažesnis nei 1,0, o kompresorių gali siekti 2–4).

Didelė kaina: aukštos kokybės medžiagos ir tiksli pakuotė didina kainas

Šilumos išsklaidymas karštajame gale priklauso nuo išorinės sistemos, kuri riboja kompaktišką konstrukciją.

Ilgalaikis patikimumas: terminis ciklas sukelia litavimo jungčių nuovargį ir medžiagos degradaciją

VI. Būsimos plėtros kryptys (2025–2030 m.)

Kambario temperatūros termoelektrinės medžiagos, kurių ZT > 3 (teorinė ribinė proveržio vertė)

Lankstūs / nešiojami TEC įtaisai, termoelektriniai moduliai, Peltier moduliai (elektroninei odai, sveikatos stebėjimui)

Adaptyvi temperatūros reguliavimo sistema kartu su dirbtiniu intelektu

Žalioji gamyba ir perdirbimo technologijos (aplinkosauginio pėdsako mažinimas)

2025 m. termoelektrinio aušinimo technologija pereis nuo „nišinio ir tikslaus temperatūros valdymo“ prie „efektyvaus ir didelio masto taikymo“. Integruojant medžiagų mokslą, mikro-nano apdorojimą ir intelektualų valdymą, jos strateginė vertė tokiose srityse kaip nulinės anglies dioksido emisijos šaldymas, didelio patikimumo elektroninis šilumos išsklaidymas ir temperatūros valdymas specialioje aplinkoje tampa vis svarbesnė.

TES2-0901T125 specifikacija

Imax: 1A

Umaks.: 0,85–0,9 V

Qmax: 0,4 W

Delta T max: >90 °C

Dydis: Pagrindo dydis: 4,4 × 4,4 mm, viršutinis dydis 2,5 x 2,5 mm,

Aukštis: 3,49 mm.

TES1-04903T200 specifikacija

Karštosios pusės temperatūra yra 25 °C,

Imax: 3A

Umaks.: 5,8 V

Qmax： 10 W

Delta T max: > 64 °C

ACR: 1,60 omo

Dydis: 12x12x2,37 mm