华北电力大学工程热物理研究中心高燕维同学作为第一作者、孟境辉老师作为第二作者、刘海波同学作为第三作者、王晓东教授作为通讯作者，在能源领域国际期刊Applied Thermal Engineering上发表有关通过半导体腿变截面设计强化双层热电制冷器（TEC）瞬态超冷性能的论文，论文题目为“Transient supercooling behaviors of a novel two-stage Peltier cooler”。

【论文摘要】  

论文提出了一个新的设计概念，即将变截面结构引入双层热电制冷器（TECs）来强化瞬态超冷性能。热阶的截面积比（ γ ^h）和冷阶的截面积比（ γ ^c）可分别大于、小于和等于1，这样通过冷、热阶变截面组合可形成九种不同结构的双层热电制冷器。通过三维多物理场耦合模型，比较了九种结构在不同振幅和脉宽的脉冲电流下的瞬态超冷性能。结果表明，与传统的等截面设计相比，变截面设计能够显著降低冷端温度（ T ^CC），并且变截面设计使用在冷阶能够比使用在热阶更有效的降低 T ^CC。在九种结构中， γ ^h>1和 γ ^c>1的结构能够获得最低的 T ^CC。 T ^CC的降低可解释为：变截面设计可使半导体内部的电流密度分布和热阻呈现非对称性，从而导致更多的焦耳热被传输到具有大横截面积的热端。对于 γ ^h>1和 γ ^c>1的最优结构，还可通过增加 γ ^h和 γ ^c进一步提高其冷却性能。

论文得到了国家杰出青年科学基金（51525602）、国家自然科学基金（51706067）和中央高校基础科研业务费重大项目（2017ZZD006）的资助。

撰稿人：刘海波