С 2025 года технология термоэлектрического охлаждения (ТЭО) достигла значительного прогресса в области материалов, конструктивного проектирования, энергоэффективности и сценариев применения. Ниже представлены последние тенденции и прорывы в технологическом развитии на сегодняшний день.
I. Непрерывная оптимизация основных принципов
Эффект Пельтье остается фундаментальным: при подаче постоянного тока на пары полупроводников N-типа/P-типа (например, материалы на основе Bi₂Te₃) тепло выделяется на горячем конце и поглощается на холодном.
Возможность двунаправленного регулирования температуры: охлаждение/нагрев осуществляется простым изменением направления тока, что делает устройство широко используемым в сценариях высокоточного регулирования температуры.
II. Прорывы в свойствах материалов
1. Новые термоэлектрические материалы
Теллурид висмута (Bi₂Te₃) остается основным материалом, но благодаря наноструктурной инженерии и оптимизации легирования (например, Se, Sb, Sn и др.) значение ZT (оптимальный коэффициент легирования) было значительно улучшено. Значение ZT некоторых лабораторных образцов превышает 2,0 (традиционно около 1,0-1,2).
Ускоренная разработка бессвинцовых/малотоксичных альтернативных материалов.
материалы на основе Mg₃(Sb,Bi)₂
Монокристалл SnSe
Полусплав Гейслера (подходит для высокотемпературных профилей)
Композитные/градиентные материалы: Многослойные гетерогенные структуры позволяют одновременно оптимизировать электропроводность и теплопроводность, снижая потери тепла за счет эффекта Джоуля.
III. Инновации в конструктивной системе
1. 3D-конструкция термоэлемента
Для повышения плотности охлаждающей способности на единицу площади следует использовать вертикально расположенные или интегрированные микроканальные структуры.
Каскадный термоэлектрический модуль, модуль Пельтье, устройство Пельтье, термоэлектрический модуль позволяют достигать сверхнизких температур -130℃ и подходят для научных исследований и медицинской заморозки.
2. Модульное и интеллектуальное управление
Интегрированный датчик температуры + ПИД-регулятор + ШИМ-управление, обеспечивающие высокоточное регулирование температуры в пределах ±0,01℃.
Поддерживает дистанционное управление через Интернет вещей, подходит для интеллектуальной холодовой цепи, лабораторного оборудования и т. д.
3. Совместная оптимизация управления тепловыми процессами
Улучшенная теплопередача в холодном конце (микроканалы, материал с фазовым переходом)
В горячем конце используются графеновые радиаторы, паровые камеры или массивы микровентиляторов для решения проблемы «накопления тепла».
IV. Сценарии применения и области применения.
Медицина и здравоохранение: термоэлектрические ПЦР-аппараты, термоэлектрические охлаждающие лазерные косметологические аппараты, рефрижераторные транспортные боксы для вакцин.
Оптическая связь: контроль температуры оптического модуля 5G/6G (стабилизация длины волны лазера).
Бытовая электроника: охлаждающие зажимы для мобильных телефонов, термоэлектрическое охлаждение для гарнитур дополненной и виртуальной реальности, мини-холодильники с эффектом Пельтье, термоэлектрические винные холодильники, автомобильные холодильники.
Новые источники энергии: кабина с постоянной температурой для батарей дронов, локальное охлаждение кабин электромобилей.
Аэрокосмические технологии: термоэлектрическое охлаждение инфракрасных детекторов спутников, контроль температуры в условиях невесомости на космических станциях.
Производство полупроводников: точный контроль температуры для фотолитографических машин и платформ для тестирования полупроводниковых пластин.
V. Современные технологические вызовы
Энергоэффективность по-прежнему ниже, чем у компрессорных холодильных установок (коэффициент полезного действия обычно меньше 1,0, в то время как у компрессоров он может достигать 2-4).
Высокая стоимость: Высококачественные материалы и точная упаковка приводят к росту цен.
Отвод тепла на горячем конце осуществляется за счет внешней системы, что ограничивает компактность конструкции.
Долгосрочная надежность: термоциклирование вызывает усталость паяных соединений и деградацию материала.
VI. Направления будущего развития (2025-2030 гг.)
Термоэлектрические материалы, работающие при комнатной температуре, с ZT > 3 (прорыв теоретического предела)
Гибкие/носимые термоэлектрические устройства, термоэлектрические модули, модули Пельтье (для электронной кожи, мониторинга здоровья)
Адаптивная система регулирования температуры в сочетании с искусственным интеллектом.
Экологичные производственные и перерабатывающие технологии (снижение воздействия на окружающую среду)
В 2025 году термоэлектрическая технология охлаждения переходит от «нишевого и точного контроля температуры» к «эффективному и крупномасштабному применению». Благодаря интеграции материаловедения, микро- и нанообработки, а также интеллектуального управления, её стратегическая ценность в таких областях, как безуглеродное охлаждение, высоконадежное рассеивание тепла в электронике и контроль температуры в специальных условиях, становится всё более очевидной.
Спецификация TES2-0901T125
Imax: 1A,
Umax: 0,85-0,9 В
Qmax: 0,4 Вт
Разница температур макс.: >90 °C
Размер: Основание: 4,4 × 4,4 мм, верхняя часть: 2,5 × 2,5 мм.
Высота: 3,49 мм.
Спецификация TES1-04903T200
Температура горячей стороны составляет 25 °C.
Imax: 3A,
Umax: 5,8 В
Qmax: 10 Вт
Разница температур макс.: > 64 °C
Сопротивление критического тока (ACR): 1,60 Ом
Размер: 12х12х2,37 мм
Дата публикации: 08.12.2025
