Mit welcher Strategie lässt sich die thermoelektrische Gütezahl ZT erhöhen?

Lösung: C. Man streut Phononen an Nanostrukturen oder schweren Atomen, um die Gitterwärmeleitfähigkeit zu senken, und stört die elektrische Leitung dabei möglichst wenig

Um ZT = S²σT/κ zu vergrößern, müssen Seebeck-Koeffizient S und elektrische Leitfähigkeit σ hoch und die Wärmeleitfähigkeit κ niedrig sein. Mit steigender Ladungsträgerkonzentration nimmt σ jedoch zu, während S abnimmt, und auch die von den Elektronen transportierte Wärme wächst (Wiedemann-Franzsches Gesetz); das Optimum liegt daher bei einem nahezu entarteten Halbleiter mit einer Ladungsträgerkonzentration von etwa 10¹⁹–10²⁰ cm⁻³. Auf dem Niveau von Metallen wird S zu klein. Eine aussichtsreiche Strategie ist daher, nur die Phononen, die den größten Teil der Wärme transportieren, an Grenzflächen von Nanostrukturen oder durch das Rattling schwerer Atome zu streuen und so die Gitterwärmeleitfähigkeit zu senken; man spricht von „Phononenglas, Elektronenkristall“. σ zu senken und κ zu erhöhen verringert ZT dagegen.