半导体温差发电器是基于塞贝克效应的一种可以将热能直接转换成电能的装置。作为一种固态能源转换技术,它能直接将热能转化为电能,既能有效利用自然界中的地热能、太阳能等热源发电,也可对工业及生活中所产生的大量低温余热废热进行回收,对提高能源利用率、改善能源结构和保护环境有很大的意义。本文对一款商品化的包含127对热电单元的温差发电器件建立了参数化计算模型,并设计实验验证了模型的准确性。基于此模型,主要分析了器件内部半导体元件的高度和截面边长以及负载电阻大小在不同的热边界条件下对器件发电性能的影响,得到了其性能参数随三因素变化的表达式。当器件冷热面温度恒定时,器件输出功率随面长比增加而增加,转换效率随元件高度单调增加,但元件边长对效率的影响并不显著(边长减小1倍效率仅增加14%);当器件热端为对流换热条件时,器件的输出功率与前者呈现出相反的变化趋势,且当元件的边长减小1倍时,器件的转换效率却增加了137%。本文还研究了闭路状态下珀尔帖效应对器件性能的影响结果表明,其在第一类边界条件下产生很强的强化传热作用,特别是在器件达到最大输出性能时会使流过器件的热流量增加30%以上,同时也会使得器件的整体等效热导率上升30%以上。在第三类边界条件下,珀尔帖效应在器件内阻较低(低长面比)并且热端集热条件较差时对器件性能的影响会更显著,改善器件的换热条件会使器件在达到最大输出功率时负载的阻值更接近于器件内阻。因此,外部换热条件同样是影响器件最优性能的重要因素,器件设计需同时考虑其使用服役环境。