[ca] Amb els materials utilitzats actualment en la fabricació de les cèl·lules termoelèctriques i amb les geometries utilitzades, no és possible millorar, en un rang determinat de temperatures, característiques tals com la figura de mèrit i el COP de estructures. La comunitat científica intenta augmentar el factor de mèrit buscant nous materials, els sistemes de baixa dimenssionalitat, els punts quàntics i super-xarxes. Tant sols uns pocs realitzen investigació dels fenòmens termoelèctrics sense utilitzar nous materials, buscant una major comprensió de los principis físics que regulen aquests fenòmens. Es possible contemplar, en la recerca de la millora dels mòduls termoelèctrics, las dos tendències a la vegada; és a dir, buscar una major comprensió de los principis físics i a la vegada assajar nous materials. Per aquesta raó, la tesi realitza tant l'estudi de la influencia de la geometria i de les propietats termoelèctriques de les thermo-couples sobre les propietats dels mòduls termoelèctrics, com el desenvolupament, la caracterització i testejat de varies cèl·lules basades en diferents materials caracteritzats en el grup de investigació. Concretament, en esta tesi, s'han caracteritzat nous mòduls termoelèctrics amb materials (Bi2Te3)1-x-y (Sb2Te3)x (Sb2Se3)y crescuts amb tècniques de cristal·lització de Bridgeman, i també altres mòduls amb thermo-couples de materials com són les Skutterudites basades en el Zn4Sb3 - CoSb3 amb creixement a base de nanotecnologia. En tots els desenvolupaments s'assagen noves geometries no estàndard i es caracteritza i compara el seu comportament en un rang de temperatures entre 300 i 650 °K. La caracterització s'ha realitzat a partir de las característiques intrínseques relacionades amb les propietats termoelèctriques dels materials constituents de les thermo-couples i la seva geometria; tot determinant el comportament del mòdul funcionant tant com bomba de calor i refrigerador com generador en el rang de temperatures considerat. Veient que aquests aspectes relacionats tant amb la geometria del semiconductor com amb les seves propietats intrínseques i la seva interacció en un modelo inicialment unidimensional, són tractats a la literatura mitjançant formes bàsiques, s'ha considerat necessari profunditzar sobre aquestes influències. La qual cosa ha permès construir i caracteritzar mòduls no estàndard, amb pellets configurats amb diferents geometries i obtenint bones prestacions en el rang de temperatures considerat. També el comportament en freqüència és molt poc tractat en el modelat de les estructures termoelèctriques, i tanmateix hi ha aplicacions que requereixen un anàlisi en freqüència i a més aquestes aplicacions estan relacionades amb la miniaturització de la cèl·lula i la seva inèrcia en la resposta. Aquesta tesi, considerant aquest aspecte útil en l'objectiu de la caracterització, ha treballat el comportament en freqüència; aconseguint desenvolupar, caracteritzar i construir un sistema termoelèctric no estàndard per a una aplicació industrial i amb una inèrcia en la resposta que no compleix cap sistema comercial estàndard fins el moment. Per aconseguir l'objectiu de desenvolupar i caracteritzar estructures termoelèctriques amb pellets constituïts per nous materials i geometries no estàndard, la tesi (un cop examinat l'estat de l'art tant en l'aspecte del modelat com en l'estudi dels fenòmens termoelèctrics), segueix el següent seqüència: 1) Estudi i anàlisis de la influència del model en la caracterització de les cèl·lules. 2) Estudi i anàlisis de la influència tant de les propietats com de la geometria dels pellet i de la pròpia cèl·lula. 3) Desenvolupament i caracterització de 5 cèl·lules termoelèctriques en el rang de 270 a 650°K; una d'elles con un temps de inèrcia molt baix per a una aplicació industrial. 4) Construcció i testejat de totes las plaques caracteritzades. 5) Comparació del comportament i de les propietats de totes las cèl·lules i thermo-couples.

[es] Con los materiales utilizados actualmente en la fabricación de las células termoeléctricas y con las geometrías utilizadas, no es posible mejorar, en un rango determinado de temperaturas, características como la figura de mérito y el COP de estructuras. La comunidad científica intenta aumentar el factor de mérito por medio de la búsqueda de nuevos materiales, incluidos los sistemas de baja dimensionalidad como puntos cuánticos y superredes. Sólo unos pocos realizan investigación de los fenómenos termoeléctricos sin utilizar nuevos materiales, buscando una mejor comprensión de los principios físicos que rigen estos fenómenos. Es posible contemplar, en la búsqueda de la mejora de los módulos termoeléctricos, las dos tendencias a la vez; es decir, buscar una mejor comprensión de los principios físicos y a la vez ensayar nuevos materiales. Por esta razón, esta tesis realiza tanto el estudio de la influencia de la geometría y de las propiedades termoeléctricas de las thermo-couples sobre las propiedades de los módulos termoeléctricos, como el desarrollo, la caracterización y testeado de varias células basadas en diferentes materiales caracterizados en el grupo de investigación. Concretamente, en esta tesis, se han caracterizado nuevos módulos termoeléctricos con materiales (Bi2Te3)1-x-y (Sb2Te3)x (Sb2Se3)y crecidos con técnicas de cristalización de Bridgeman, y también otros módulos con thermo-couples de materiales como son las Skutterudites basadas en el Zn4Sb3 - CoSb3 con crecimiento a base de nanotecnología. En todos los desarrollos se ensayan nuevas geometrías no estándar y se caracteriza y compara su comportamiento en un rango de temperaturas entre 300 y 650 °K. La caracterización se ha realizado a partir de las características intrínsecas relacionadas con las propiedades termoeléctricas de los materiales constituyentes de las thermo-couples y su geometría; y determinando el comportamiento del módulo funcionando tanto como bomba de calor y refrigerados como generador en el rango de temperaturas considerado. Notando que estos aspectos relacionados tanto con la geometría del semiconductor como con sus propiedades intrínsecas y su interacción en un modelo inicialmente unidimensional, son tratados en la literatura mediante formas básicas, se ha considerado necesario profundizar sobre estas influencias. Ello ha permitido construir y caracterizar módulos no estándar, con pellets configurados con diferentes geometrías y obteniendo buenas prestaciones en el rango de temperaturas considerado. También el comportamiento en frecuencia es muy poco tratado en el modelado de las estructuras termoeléctricas, y sin embargo hay aplicaciones que requieren un análisis en frecuencia y que están relacionadas con la miniaturización de la célula y en su inercia en la respuesta. Esta tesis, considerando este aspecto útil en el objetivo de caracterización, ha trabajado este comportamiento en frecuencia; consiguiendo desarrollar, caracterizar y construir un sistema termoeléctrico no estándar para una aplicación industrial y con una inercia en la respuesta que no cumple ningún sistema comercial estándar hasta el momento. Para conseguir el objetivo de desarrollar y caracterizar estructuras termoeléctricas con pellets constituidos por nuevos materiales y geometrías no estándar, la tesis (una vez examinado el estado del arte tanto en el aspecto del modelado como en el estudio de los fenómenos termoeléctricos), sigue la siguiente secuencia: 1) Estudio y análisis de la influencia del modelo en la caracterización de las células. 2) Estudio y análisis de la influencia tanto de las propiedades como de la geometría de los pellet y de la propia célula. 3) Desarrollo y caracterización de 5 células termoeléctricas en el rango de 270 a 650K; una de ellas con un tiempo de inercia muy bajo para una aplicación industrial. 4) Construcción y testeado de todas las placas caracterizadas. 5) Comparación del comportamiento y de las propiedades de todas las células y thermocouples.