Neue Entdeckung der TU Wien: Goldene Aussichten für Halbleiter

Was sind Thermoelektrika? Kurz gesagt, wandeln diese Materialien Wärme direkt in elektrische Energie um und könnten somit die Energieerzeugung durch Nutzung von Abwärme oder Sonnenwärme revolutionieren.

Forschende der TU Wien entdecken nun eine Legierung mit exzellenten thermoelektrischen Eigenschaften: Sie besteht aus Nickel und Gold.

Auf der Suche nach möglichst idealen thermoelektrischen Materialien, untersuchte ein Forschungsteam der TU Wien unterschiedlichste metallische Legierungen auf ihre Eigenschaften. Die Mischung aus Nickel und Gold erwies sich als besonders vielversprechend

Ihre Ergebnisse publizierten die Forschenden kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift „Science Advances“.

Ist Thermoelektrizität etwas Neues?

Nein. Seit Mitte des 20. Jahrhunderts wird diese Technologie angewendet.

Habt ihr euch zum Beispiel je Gedanken über die Energiegewinnung in der Raumfahrt gemacht? Genau – hier kommt Thermoelektrizität seit jeher zum Einsatz.

Auch die Technik hinter alltäglichen Geräten wie portablen Kühlschränken basieret darauf.

In der Industrie könnte sie zur Umwandlung von Abwärme in grünen Strom eingesetzt werden – das ist nur eines von vielen Einsatzbereichen.

Wie funktioniert Thermoelektrizität?

Thermoelektrizität ist der Überbegriff für verschiedenste Arten der Stromgewinnung aus Wärme.

In unserem Fall tritt der sogenannte Seebeck-Effekt (nach Thomas J. Seebeck) in Kraft. Er passiert, wenn zwei verschiedene Metalle (oder Halbleiter) an den Lötstellen auf unterschiedliche Temperaturen gebracht werden. Durch die Bewegung der geladenen Teilchen von Warm nach Kalt entsteht Spannung oder Elektrizität.

Was ist bei der Nickel-Gold-Legierung so besonders?

Die Leitfähigkeit dieser Legierung ist offensichtlich spektakulär.

Verschwindet der gelbliche Schimmer des Goldes durch Zugabe von etwa 10 % Nickel, steigt die thermoelektrische Performance rapide an.

Nickel ist wegen der speziellen elektronischen Eigenschaften der Nickel-Atome besonders geeignet, da sie positive Ladungen stärker streuen als negative, was das erwünschte Ungleichgewicht und somit auch eine hohe Thermospannung ergibt.

Die Kombination aus Nickel und Gold erzielt Rekordwerte.