热电模块效率的热流法、保护加热器法与交流 Harman 法的定量比较

由于缺乏国际标准化的测量协议，热电转换效率的评估仍然具有挑战性。常用的技术——包括热流法、保护加热器法和交流 Harman 法——在工作原理和对热损失的敏感性上存在根本差异。在本研究中，我们使用具有不同基板材料的商用 Bi$_2$Te$_3$ 基模块，对三种模块级效率测量技术——热流法、保护加热器法和交流 Harman 法——进行了基准测试。在高达 70 K 的温差范围内，使用热流法和保护加热器法获得的转换效率在实验不确定度范围内表现出良好的一致性。相比之下，交流 Harman 法低估了约 30% 的转换效率。通过对不同基板模块的系统测量和详细的有限元模拟，这种低估被归因于边界条件效应和辐射散热，它们显著降低了 Harman 配置下模块上产生的有效温差。这些结果凸显了交流 Harman 法在非理想热环境下进行定量转换效率评估的局限性，并强调了考虑辐射和基板相关热损失的必要性。尽管如此，通过适当的建模和校正策略，交流 Harman 法仍然是快速性能筛选的可行工具。我们的结果为主要的测量技术提供了定量基准，有助于阐明模块级热电计量的最佳实践并指导方法选择，全力支持未来方法标准化的努力。