Recent advances in thermoelectric materials and solar thermoelectric generators-a critical review

RSC Advances

Volumn 4, Issue 87, 2014, Pages 46860-46874

  Sundarraj, Pradeepkumar ^a   Maity, Dipak ^a   Roy, Susanta Sinha ^a   Taylor, Robert A ^b  

^a SHIV NADAR UNIVERSITY   (India)

^b UNIVERSITY OF NEW SOUTH WALES   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRITICAL REVIEW; THERMO-ELECTRIC MATERIALS;

EID: 84907647137     PISSN: None     EISSN: 20462069     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4ra05322b     Document Type: Review

References (155)

1. A. Mojiri R. Taylor E. Thomsen G. Rosengarten Renewable Sustainable Energy Rev. 2013 28 654 663
2. S. Mekhilef R. Saidur A. Safari Renewable Sustainable Energy Rev. 2011 15 1777 1790
3. N. S. Lewis and G. Crabtree, Basic Research Needs for Solar Energy Utilization-Report of the Basic Energy Sciences Workshop on Solar Energy Utilization, DOE Office of Science, 18-21 April 2005, http://www.er.doe.gov/bes/reports/abstracts.html
4. M. Xie D. M. Gruen J. Phys. Chem. B 2010 114 14339 14342
5. M. Ortega P. del Río E. A. Montero Renewable Sustainable Energy Rev. 2013 27 294 304
6. A. Ummadisingu M. S. Soni Renewable Sustainable Energy Rev. 2011 15 5169 5175
7. S. A. Kalogirou Prog. Energy Combust. Sci. 2004 30 231 295
8. G. W. Crabtree N. S. Lewis Phys. Today 2007 60 37 42
9. D. Kraemer B. Poudel H.-P. Feng J. C. Caylor B. Yu X. Yan Y. Ma X. Wang D. Wang A. Muto Nat. Mater. 2011 10 532 538
10. R. A. Taylor G. L. Solbrekken IEEE Trans. Compon. Packag. Technol. 2008 31 23 31
11. B. Parida S. Iniyan R. Goic Renewable Sustainable Energy Rev. 2011 15 1625 1636
12. H. L. Zhang J. Baeyens J. Degrève G. Cacères Renewable Sustainable Energy Rev. 2013 22 466 481
13. M. A. Green K. Emery Y. Hishikawa W. Warta E. D. Dunlop Prog. Photovoltaics 2014 22 1 9
14. Renewable Energy Technologies-Cost analysis series (PV), Int Energy Agency, 2012, http://www.irena.org
15. S. Kuravi J. Trahan D. Y. Goswami M. M. Rahman E. K. Stefanakos Prog. Energy Combust. Sci. 2013 39 285 319
16. D. Y. Goswami, F. Kreith and J. F. Kreider, Principles of solar engineering, CRC PressI Llc, 2000
17. J. Mariyappan and D. Anderson, Solar Thermal thematic review. SolarPACES Annual Report, 2001
18. W. T. Xie Y. J. Dai R. Z. Wang K. Sumathy Renewable Sustainable Energy Rev. 2011 15 2588 2606
19. A. Fernández-García E. Zarza L. Valenzuela M. Pérez Renewable Sustainable Energy Rev. 2010 14 1695 1721
20. M. H. Ahmadi A. H. Mohammadi S. Dehghani M. A. Barranco-Jiménez Energy Convers. Manage. 2013 75 438 445
21. S. H. Alawaji Renewable Sustainable Energy Rev. 2001 5 59 77
22. F. J. DiSalvo Science 1999 285 703 706
23. J.-c. Zheng Front. Phys. China 2008 3 269 279
24. H. Xi L. Luo G. Fraisse Renewable Sustainable Energy Rev. 2007 11 923 936
25. P. Vaqueiro A. V. Powell J. Mater. Chem. 2010 20 9577 9584
26. J. R. Lim J. F. Whitacre J. P. Fleurial C. K. Huang M. A. Ryan N. V. Myung Adv. Mater. 2005 17 1488 1492
27. F. Meng L. Chen F. Sun Int. J. Energy Environ. 2012 3 137 150
28. H. Scherrer L. Vikhor B. Lenoir A. Dauscher P. Poinas J. Power Sources 2003 115 141 148
29. N. Vatcharasathien J. Hirunlabh J. Khedari M. Daguenet Int. J. Renewable Sustainable Energy 2005 24 115 127
30. T. M. Tritt M. Subramanian MRS Bull. 2006 31 188 198
31. G. Min J. Electron. Mater. 2010 39 1782 1785
32. W. Xie A. Weidenkaff X. Tang Q. Zhang J. Poon T. M. Tritt Nanomaterials 2012 2 379 412
33. M. Hamid Elsheikh D. A. Shnawah M. F. M. Sabri S. B. M. Said M. Haji Hassan M. B. Ali Bashir M. Mohamad Renewable Sustainable Energy Rev. 2014 30 337 355
34. E. Chávez-Urbiola Y. V. Vorobiev L. Bulat Sol. Energy 2012 86 369 378
35. A. Soni Z. Yanyuan Y. Ligen M. K. K. Aik M. S. Dresselhaus Q. Xiong Nano Lett. 2012 12 1203 1209
36. Y. Zhang M. L. Snedaker C. S. Birkel S. Mubeen X. Ji Y. Shi D. Liu X. Liu M. Moskovits G. D. Stucky Nano Lett. 2012 12 1075 1080
37. S. Wang X. Tan G. Tan X. She W. Liu H. Li H. Liu X. Tang J. Mater. Chem. 2012 22 13977 13985
38. T. Zhang J. Jiang Y. Xiao Y. Zhai S. Yang G. Xu J. Mater. Chem. A 2013 1 966 969
39. L. Ivanova L. Petrova Y. V. Granatkina V. Leontyev A. Ivanov S. Varlamov Y. P. Prilepo A. Sychev A. Chuiko I. Bashkov Inorg. Mater. 2013 49 120 126
40. H. Sevinçli C. Sevik T. Çaʇin G. Cuniberti Sci. Rep. 2013 3 1228
41. M. Ioannou G. Polymeris E. Hatzikraniotis A. Khan K. Paraskevopoulos T. Kyratsi J. Electron. Mater. 2013 42 1827 1834
42. E. Weston, US Pat., US389124 A, 4 Sep 1888
43. L. Weinstein K. McEnaney G. Chen J. Appl. Phys. 2013 113 164504
44. Y. Vorobiev Int. J. Photoenergy 2013 2013 704087
45. M. Zhang L. Miao Y. P. Kang S. Tanemura C. A. Fisher G. Xu C. X. Li G. Z. Fan Appl. Energy 2013 109 51 59
46. G. Chen J. Appl. Phys. 2011 109 104908
47. W. He Y. Su S. B. Riffat J. Hou J. Ji Appl. Energy 2011 88 5083 5089
48. L. L. Baranowski G. J. Snyder E. S. Toberer Energy Environ. Sci. 2012 5 9055 9067
49. J. Karni Nat. Mater. 2011 10 481 482
50. M. Telkes J. Appl. Phys. 1954 25 765
51. H. Goldsmid J. Giutronich M. Kaila Sol. Energy 1980 24 435 440
52. S. Omer D. Infield Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1998 53 67 82
53. L. Hicks M. Dresselhaus Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1993 47 12727
54. G. J. Snyder E. S. Toberer Nat. Mater. 2008 7 105 114
55. A. Bulusu D. Walker Superlattices Microstruct. 2008 44 1 36
56. T. M. Tritt, Thermal conductivity:- theory, properties and applications, Kluwer Academic/Plenum Publishers, Dordrecht, 2004
57. N. Yang X. Xu G. Zhang B. Li AIP Adv. 2012 2 041410
58. Y. Pei A. D. LaLonde H. Wang G. J. Snyder Energy Environ. Sci. 2012 5 7963 7969
59. G. J. Snyder M. Christensen E. Nishibori T. Caillat B. B. Iversen Nat. Mater. 2004 3 458 463
60. C. B. Vining Nat. Mater. 2009 8 83 85
61. N. Mott Proc. R. Soc. London, Ser. A 1936 156 368 382
62. R. L. Powell W. J. Hall H. M. Roder J. Appl. Phys. 1960 31 496 503
63. C. Bradley Philos. Mag. 1962 7 1337 1347
64. D. MacDonald W. Pearson I. Templeton Proc. R. Soc. London, Ser. A 1962 266 161 184
65. J. Perron Adv. Phys. 1967 16 657 666
66. M. Vedernikov Adv. Phys. 1969 18 337 370
67. A. K. Sinha Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1970 1 4541
68. R. Huebener Solid State Phys. 1972 27 63 134
69. P. Nielsen P. Taylor Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1974 10 4061
70. M. Baibich W. Muir G. Belanger J. Destry H. Elzinga P. Schroeder Phys. Rev. A 1979 73 328 330
71. B. Gallagher J. Phys. F: Met. Phys. 1981 11 L207
72. B. Gallagher D. Greig J. Phys. F: Met. Phys. 1982 12 1721
73. C. Domenicali F. Otter Phys. Rev. 1954 95 1134
74. J. S. Dugdale, The electrical properties of disordered metals, Cambridge University Press Cambridge, 1995
75. M. S. Dresselhaus G. Chen M. Y. Tang R. Yang H. Lee D. Wang Z. Ren J. P. Fleurial P. Gogna Adv. Mater. 2007 19 1043 1053
76. A. Minnich M. Dresselhaus Z. Ren G. Chen Energy Environ. Sci. 2009 2 466 479
77. L. Hicks T. Harman X. Sun M. Dresselhaus Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1996 53 R10493 R10496
78. T. Harman P. Taylor M. Walsh B. LaForge Science 2002 297 2229 2232
79. R. Venkatasubramanian E. Siivola T. Colpitts B. O'quinn Nature 2001 413 597 602
80. T. Harman M. Walsh G. Turner J. Electron. Mater. 2005 34 L19 L22
81. B. Poudel Q. Hao Y. Ma Y. Lan A. Minnich B. Yu X. Yan D. Wang A. Muto D. Vashaee Science 2008 320 634 638
82. Z. G. Chen G. Han L. Yang L. Cheng J. Zou Prog. Nat. Sci. 2012 22 535 549
83. X. Shi L. Xi J. Fan W. Zhang L. Chen Chem. Mater. 2010 22 6029 6031
84. W. Liu X. Yan G. Chen Z. Ren Nano Energy 2012 1 42 56
85. A. Saramat G. Svensson A. Palmqvist C. Stiewe E. Mueller D. Platzek S. Williams D. Rowe J. Bryan G. Stucky J. Appl. Phys. 2006 99 023708
86. S. Deng X. Tang P. Li Q. Zhang J. Appl. Phys. 2008 103 073503
87. B. B. Iversen J. Mater. Chem. 2010 20 10778 10787
88. R. Amatya R. J. Ram J. Electron. Mater. 2012 41 1011 1019
89. S. K. Yee S. LeBlanc K. E. Goodson C. Dames Energy Environ. Sci. 2013 6 2561 2571
90. X. Yan B. Poudel Y. Ma W. Liu G. Joshi H. Wang Y. Lan D. Wang G. Chen Z. Ren Nano Lett. 2010 10 3373 3378
91. Y. Cao X. Zhao T. Zhu X. Zhang J. Tu Appl. Phys. Lett. 2008 92 143106
92. W. Xie X. Tang Y. Yan Q. Zhang T. M. Tritt Appl. Phys. Lett. 2009 94 102111
93. W. Xie J. He H. J. Kang X. Tang S. Zhu M. Laver S. Wang J. R. Copley C. M. Brown Q. Zhang Nano Lett. 2010 10 3283 3289
94. S. Fan J. Zhao J. Guo Q. Yan J. Ma H. H. Hng Appl. Phys. Lett. 2010 96 182104
95. K. T. Kim G. H. Ha J. Nanomater. 2013 2013 821657
96. K. F. Hsu S. Loo F. Guo W. Chen J. S. Dyck C. Uher T. Hogan E. Polychroniadis M. G. Kanatzidis Science 2004 303 818 821
97. P. F. Poudeu J. D'Angelo H. Kong A. Downey J. L. Short R. Pcionek T. P. Hogan C. Uher M. G. Kanatzidis J. Am. Chem. Soc. 2006 128 14347 14355
98. J. Androulakis C.-H. Lin H.-J. Kong C. Uher C.-I. Wu T. Hogan B. A. Cook T. Caillat K. M. Paraskevopoulos M. G. Kanatzidis J. Am. Chem. Soc. 2007 129 9780 9788
99. P. F. P. Poudeu A. Guéguen C.-I. Wu T. Hogan M. G. Kanatzidis Chem. Mater. 2009 22 1046 1053
100. B. A. Cook M. J. Kramer J. L. Harringa M. K. Han D. Y. Chung M. G. Kanatzidis Adv. Funct. Mater. 2009 19 1254 1259
101. J. Androulakis K. F. Hsu R. Pcionek H. Kong C. Uher J. J. D'Angelo A. Downey T. Hogan M. G. Kanatzidis Adv. Mater. 2006 18 1170 1173
102. P. F. Poudeu J. D'Angelo A. D. Downey J. L. Short T. P. Hogan M. G. Kanatzidis Angew. Chem. 2006 118 3919 3923
103. J. P. Heremans V. Jovovic E. S. Toberer A. Saramat K. Kurosaki A. Charoenphakdee S. Yamanaka G. J. Snyder Science 2008 321 554 557
104. S. N. Girard J. He X. Zhou D. Shoemaker C. M. Jaworski C. Uher V. P. Dravid J. P. Heremans M. G. Kanatzidis J. Am. Chem. Soc. 2011 133 16588 16597
105. Y. Pei X. Shi A. LaLonde H. Wang L. Chen G. J. Snyder Nature 2011 473 66 69
106. K. Biswas J. He I. D. Blum C.-I. Wu T. P. Hogan D. N. Seidman V. P. Dravid M. G. Kanatzidis Nature 2012 489 414 418
107. Q. Zhang H. Wang W. Liu H. Wang B. Yu Q. Zhang Z. Tian G. Ni S. Lee K. Esfarjani Energy Environ. Sci. 2012 5 5246 5251
108. H. Wang Y. Pei A. D. LaLonde G. J. Snyder Adv. Mater. 2011 23 1366 1370
109. H. Wang Z. M. Gibbs Y. Takagiwa G. J. Snyder Energy Environ. Sci. 2014 7 804 811
110. G. Nolas M. Kaeser R. Littleton T. Tritt Appl. Phys. Lett. 2000 77 1855 1857
111. T. He J. Chen H. D. Rosenfeld M. Subramanian Chem. Mater. 2006 18 759 762
112. W. S. Liu B. P. Zhang L. D. Zhao J. F. Li Chem. Mater. 2008 20 7526 7531
113. H. Li X. Tang Q. Zhang C. Uher Appl. Phys. Lett. 2008 93 252109
114. Y. Pei J. Yang L. Chen W. Zhang J. Salvador J. Yang Appl. Phys. Lett. 2009 95 042101
115. W. Zhao P. Wei Q. Zhang C. Dong L. Liu X. Tang J. Am. Chem. Soc. 2009 131 3713 3720
116. X. Shi J. Yang J. R. Salvador M. Chi J. Y. Cho H. Wang S. Bai J. Yang W. Zhang L. Chen J. Am. Chem. Soc. 2011 133 7837 7846
117. G. Rogl A. Grytsiv P. Rogl E. Bauer M. Kerber M. Zehetbauer S. Puchegger Intermetallics 2010 18 2435 2444
118. G. Joshi T. Dahal S. Chen H. Wang J. Shiomi G. Chen Z. Ren Nano Energy 2013 2 82 87
119. X. Yan W. Liu H. Wang S. Chen J. Shiomi K. Esfarjani H. Wang D. Wang G. Chen Z. Ren Energy Environ. Sci. 2012 5 7543 7548
120. X. W. Wang H. Lee Y. C. Lan G. H. Zhu G. Joshi D. Z. Wang J. Yang A. J. Muto M. Y. Tang J. Klatsky S. Song M. S. Dresselhaus G. Chen Z. F. Ren Appl. Phys. Lett. 2008 93 193121
121. G. Joshi H. Lee Y. Lan X. Wang G. Zhu D. Wang R. W. Gould D. C. Cuff M. Y. Tang M. S. Dresselhaus Nano Lett. 2008 8 4670 4674
122. H. Goldsmid R. Douglas Br. J. Appl. Phys. 1954 5 386
123. S. KeunáKim Phys. Chem. Chem. Phys. 2014 16 3529 3533
124. Z. Dughaish Phys. B 2002 322 205 223
125. J. R. Salvador J. Yang X. Shi H. Wang A. Wereszczak J. Solid State Chem. 2009 182 2088 2095
126. D. Medlin G. Snyder Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2009 14 226 235
127. S. Bai X. Shi L. Chen Appl. Phys. Lett. 2010 96 202102
128. Z. Tian S. Lee G. Chen J. Heat Transfer 2013 135 061605
129. C. B. Vining W. Laskow J. O. Hanson R. R. Van der Beck P. D. Gorsuch J. Appl. Phys. 1991 69 4333 4340
130. M. S. El-Genk H. H. Saber T. Caillat Energy Convers. Manage. 2003 44 1755 1772
131. D. Mills Sol. Energy 2004 76 19 31
132. P. Li L. Cai P. Zhai X. Tang Q. Zhang M. Niino J. Electron. Mater. 2010 39 1522 1530
133. T. Yang J. Xiao P. Li P. Zhai Q. Zhang J. Electron. Mater. 2011 40 967 973
134. R. Amatya R. Ram J. Electron. Mater. 2010 39 1735 1740
135. C. Suter P. TomeŠ A. Weidenkaff A. Steinfeld Sol. Energy 2011 85 1511 1518
136. H. Fan R. Singh A. Akbarzadeh J. Electron. Mater. 2011 40 1311 1320
137. N. Wang L. Han H. He N.-H. Park K. Koumoto Energy Environ. Sci. 2011 4 3676
138. M. Mizoshiri M. Mikami K. Ozaki Jpn. J. Appl. Phys. 2012 51 06FL07
139. Y. Zhang J. Fang C. He H. Yan Z. Wei Y. Li J. Phys. Chem. C 2013 117 24685 24691
140. M. Zebarjadi K. Esfarjani M. Dresselhaus Z. Ren G. Chen Energy Environ. Sci. 2012 5 5147 5162
141. S. LeBlanc S. K. Yee M. L. Scullin C. Dames K. E. Goodson Renewable Sustainable Energy Rev. 2014 32 313 327
142. Y. Vorobiev J. Gonzalez-Hernandez P. Vorobiev L. Bulat Sol. Energy 2006 80 170 176
143. D. Kraemer L. Hu A. Muto X. Chen G. Chen M. Chiesa Appl. Phys. Lett. 2008 92 243503
144. Y. Li S. Witharana H. Cao M. Lasfargues Y. Huang Y. Ding Particuology 2014 15 39 44
145. T. Liao B. Lin Z. Yang Int. J. Therm. Sci. 2014 77 158 164
146. M. Fisac F. X. Villasevil A. M. López J. Power Sources 2014 252 264 269
147. X. Zhang X. Zhao S. Smith J. Xu X. Yu Renewable Sustainable Energy Rev. 2012 16 599 617
148. C. Y. Lu, Eur Pat EP2660880 A2, 15 April 2012
149. M. Hasebe, Y. Kamikawa and S. Meiarashi, in International Conference on Thermoelectrics, IEEE, Vienna, 2006, pp. 697-700
150. A. Schneider M. A. Friedl D. Potere Environ. Res. Lett. 2009 4 044003
151. Key World Energy Statistics, Int Energy Agency, 2012, http://www.irena.org
152. R. Singh S. Tundee A. Akbarzadeh Sol. Energy 2011 85 371 378
153. K. R. Ranjan S. C. Kaushik Renewable Sustainable Energy Rev. 2014 32 123 139
154. A. Kaasjager and G. Moeys, in Global Humanitarian Technology Conference, IEEE, Seattle, WA, 21-24 October 2012, pp. 6-11
155. P. M. Attia M. R. Lewis C. C. Bomberger A. K. Prasad J. M. Zide Energy 2013 60 453 456