Seit 2025 hat die thermoelektrische Kühltechnologie (TEC) bemerkenswerte Fortschritte in Bezug auf Materialien, Konstruktion, Energieeffizienz und Anwendungsszenarien erzielt. Im Folgenden werden die neuesten technologischen Entwicklungstrends und Durchbrüche vorgestellt.
I. Kontinuierliche Optimierung der Kernprinzipien
Der Peltier-Effekt bleibt grundlegend: Durch Anlegen von Gleichstrom an N-Typ/P-Typ-Halbleiterpaare (wie z. B. Bi₂Te₃-basierte Materialien) wird Wärme am heißen Ende freigesetzt und am kalten Ende absorbiert.
Bidirektionale Temperaturregelung: Durch einfaches Umschalten der Stromrichtung kann Kühlung/Heizung erreicht werden; daher findet das System breite Anwendung in Szenarien mit hohen Anforderungen an die Temperaturregelung.
II. Durchbrüche bei den Materialeigenschaften
1. Neue thermoelektrische Materialien
Bismuttellurid (Bi₂Te₃) ist nach wie vor das am häufigsten verwendete Material, doch durch Nanostrukturierung und Optimierung der Dotierung (z. B. mit Se, Sb, Sn usw.) konnte der ZT-Wert (Optimalkoeffizient) deutlich verbessert werden. Der ZT-Wert einiger Laborproben liegt über 2,0 (üblicherweise etwa 1,0–1,2).
Beschleunigte Entwicklung bleifreier/toxizitätsarmer Alternativmaterialien
Mg₃(Sb,Bi)₂ -basierte Materialien
SnSe-Einkristall
Halb-Heusler-Legierung (geeignet für Hochtemperaturbereiche)
Komposit-/Gradientenwerkstoffe: Mehrschichtige heterogene Strukturen können gleichzeitig die elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit optimieren und so den Joule-Wärmeverlust reduzieren.
III. Innovationen im Tragwerk
1. 3D-Thermopile-Design
Durch die Verwendung vertikal gestapelter oder mikrokanalintegrierter Strukturen lässt sich die Kühlleistungsdichte pro Flächeneinheit erhöhen.
Das Kaskaden-TEC-Modul, Peltier-Modul, Peltier-Bauelement, thermoelektrische Modul kann ultraniedrige Temperaturen von -130℃ erreichen und eignet sich für wissenschaftliche Forschung und medizinische Einfrierung.
2. Modulare und intelligente Steuerung
Integrierter Temperatursensor + PID-Algorithmus + PWM-Ansteuerung, wodurch eine hochpräzise Temperaturregelung innerhalb von ±0,01℃ erreicht wird.
Unterstützt die Fernsteuerung über das Internet der Dinge und eignet sich für intelligente Kühlketten, Laborgeräte usw.
3. Gemeinsame Optimierung des Wärmemanagements
Verbesserte Wärmeübertragung am kalten Ende (Mikrokanal, Phasenwechselmaterial PCM)
Am Hotend werden Graphen-Kühlkörper, Dampfkammern oder Mikrolüfteranordnungen eingesetzt, um das Problem der „Wärmeansammlung“ zu lösen.
IV. Anwendungsszenarien und -bereiche
Medizin und Gesundheitswesen: thermoelektrische PCR-Geräte, thermoelektrische Laser-Schönheitsgeräte, Kühlboxen für Impfstoffe
Optische Kommunikation: Temperaturregelung des optischen 5G/6G-Moduls (Stabilisierung der Laserwellenlänge)
Unterhaltungselektronik: Kühlclips für Handys, thermoelektrische Kühlung für AR/VR-Headsets, Peltier-Kühl-Minikühlschränke, thermoelektrischer Weinkühler, Autokühlschränke
Neue Energie: Konstanttemperaturkabine für Drohnenbatterien, lokale Kühlung für Elektrofahrzeugkabinen
Luft- und Raumfahrttechnik: thermoelektrische Kühlung von Infrarotdetektoren in Satelliten, Temperaturregelung in der Schwerelosigkeit von Raumstationen
Halbleiterfertigung: Präzise Temperaturregelung für Fotolithografieanlagen und Wafer-Testplattformen
V. Aktuelle technologische Herausforderungen
Die Energieeffizienz ist immer noch geringer als die von Kompressorkälteanlagen (der COP liegt üblicherweise unter 1,0, während Kompressoren Werte von 2-4 erreichen können).
Hohe Kosten: Hochleistungsmaterialien und präzise Verpackung treiben die Preise in die Höhe.
Die Wärmeabfuhr am heißen Ende erfolgt über ein externes System, was die kompakte Bauweise einschränkt.
Langzeitzuverlässigkeit: Thermische Belastung führt zu Lötstellenermüdung und Materialverschlechterung.
VI. Zukünftige Entwicklungsrichtung (2025–2030)
Thermoelektrische Materialien bei Raumtemperatur mit ZT > 3 (Theoretischer Grenzdurchbruch)
Flexible/tragbare TEC-Geräte, thermoelektrische Module, Peltier-Module (für elektronische Haut, Gesundheitsüberwachung)
Ein adaptives Temperaturregelungssystem kombiniert mit KI
Umweltfreundliche Fertigungs- und Recyclingtechnologien (Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks)
Im Jahr 2025 wird sich die thermoelektrische Kühltechnologie von einer Nischenanwendung mit präziser Temperaturregelung hin zu einer effizienten und großflächigen Anwendung entwickeln. Durch die Integration von Materialwissenschaft, Mikro- und Nanotechnologie sowie intelligenter Steuerung gewinnt ihre strategische Bedeutung in Bereichen wie CO₂-neutraler Kühlung, hochzuverlässiger Wärmeableitung in der Elektronik und Temperaturregelung in speziellen Umgebungen zunehmend an Bedeutung.
TES2-0901T125 Spezifikation
Imax: 1A
Umax: 0,85–0,9 V
Qmax: 0,4 W
Delta T max: >90 °C
Größe: Basisgröße: 4,4 × 4,4 mm, Oberseitegröße: 2,5 × 2,5 mm
Höhe: 3,49 mm.
TES1-04903T200 Spezifikation
Die Temperatur auf der heißen Seite beträgt 25 °C.
Imax: 3A
Umax: 5,8 V
Qmax: 10 W
Delta T max: > 64 °C
ACR: 1,60 Ohm
Größe: 12 x 12 x 2,37 mm
Veröffentlichungsdatum: 08.12.2025
