Aplicación de efectos termoeléctricos en estructuras de baja dimensión para refrigeración doméstica con fines de mejora energética

Abstract

En este trabajo de tesis se realizó un estudio detallado sobre las propiedades electrónicas y termoeléctricas de la nano-heteroestructura Al0.5Ga0.5As/GaAs de tipo pozo cuántico, mediante cálculos ab-initio. La investigación incluyó tanto una parte experimental como teórica. La parte experimental consistió en la evaluación térmica de dos refrigeradores domésticos mediante la colocación estratégica de termopares para medir las diferencias de temperatura que soporten la generación de electricidad mediante el efecto Seebeck. La parte teórica se basó en la teoría del funcional de la densidad (DFT) y se centra en el análisis de heteroestructuras de 20, 24 y 28 capas atómicas. Los resultados de los cálculos mostraron que el estrés y la deformación en la interfaz alteran significativamente las propiedades electrónicas de los materiales, como la estructura de bandas y la densidad de los estados. Las propiedades termoeléctricas, incluyendo el coeficiente de Seebeck, la conductividad eléctrica y la conductividad térmica, mostraron variaciones con respecto al número de capas atómicas de las secciones que conforman la interfaz. La figura de mérito adimensional (ZT) alcanzó valores más altos para la estructura de 28 capas atómicas, indicando una mayor eficiencia en la conversión de energía térmica en energía eléctrica. Finalmente, la estructura de 20 capas se identificó como la más efectiva para la generación de voltaje mediante el efecto Seebeck debido a su mayor coeficiente de Seebeck, destacando la zona del compresor como el punto óptimo para la generación de voltaje en los refrigeradores evaluados.