廃熱を直接電気に変える「熱電変換」最前線（1）

熱電変換の効率を測る指標ZT
──従来の熱電変換材料は、どれくらいの性能だったのでしょう？

黒崎：その前に、熱電変換材料を評価するための指標について説明しておきましょう。熱電変換の性能評価には、ZTという値が使われます。

ZT＝S²σ/κ×T

Sはゼーベック係数で、1度の温度差がある時に生じる起電力の大きさです。σは電気伝導率。材料の内部抵抗が高いと、外に電気をうまく取り出すことができません。S、σが高いほどよい材料ということになります。一方、分母のκは熱伝導率です。熱伝導率が高いということは、材料の温度がすぐ均等になってしまいますから、熱電変換材料には不向きということです。Tは、絶対温度を示します。

要するに、起電力が大きくて、電気伝導率が高く、熱伝導率が低い。こういうバランスの取れた材料ほど、熱電変換の効率がよいということになるのです。