Ein thermoelektrischer Werkstoff hat bei 300 K einen Seebeck-Koeffizienten von 200 µV/K, eine elektrische Leitfähigkeit von 1,0×10⁵ S/m und eine Wärmeleitfähigkeit von 1,5 W/(m·K). Welcher Wert kommt der dimensionslosen Gütezahl ZT = S²σT/κ am nächsten?

Lösung: B. ca. 0,8

Der Leistungsfaktor beträgt S²σ = (200×10⁻⁶)² × 1,0×10⁵ = 4,0×10⁻⁸ × 1,0×10⁵ = 4,0×10⁻³ W/(m·K²). Multipliziert man mit der Temperatur und teilt durch die Wärmeleitfähigkeit, ergibt sich ZT = 4,0×10⁻³ × 300 / 1,5 = 0,8. Ca. 0,0027 entsteht, wenn man die Multiplikation mit der Temperatur T vergisst; erst mit der Temperatur wird ZT dimensionslos. Ca. 4000 entsteht, wenn man vergisst, den Seebeck-Koeffizienten zu quadrieren. Werkstoffe auf Bi₂Te₃-Basis, die in der Nähe der Raumtemperatur eingesetzt werden, haben ein ZT von etwa 1; je größer ZT ist, desto mehr nähert sich der Wirkungsgrad der Umwandlung von Wärme in Strom dem Carnot-Wirkungsgrad, der durch die Temperaturen der heißen und der kalten Seite bestimmt ist.