近年来,随着全球环境恶化和能源危机的出现,人们对热电转换材料有了更多的关注。碲化铋基合金是目前在低温区热电性能最好的热电材料,可用于热电制冷及温差发电两个方面,其中热电制冷技术已经在市场上得到了广泛的应用,然而碲化铋基材料在实际应用中存在热稳定性问题,且国内在温差发电器件和系统的研究起步相对较晚,导致碲化铋基温差发电器件在温差发电领域的应用相对滞后。本论文针对以上问题,开展了以下三个方面的研究工作:1)考察了服役温度和服役时间对粉末冶金（多晶）和区域熔炼P型Bi₂Te₃基合金热稳定性的影响。研究表明:473 K退火24 h对多晶P型Bi₂Te₃基合金的热电性能和机械性能影响不大。但当服役时间超过168 h后,其热稳定性会逐渐降低。对于区域熔炼P型Bi₂Te₃基合金来说,523 K退火24 h对试样的晶粒尺寸、晶格常数、体积和密度及热电性能影响不大。相对而言,区域熔炼P型Bi₂Te₃合金的热稳定性比粉末冶金试样更好,服役温度更高。2)研究了柔性Al电极连接的Bi₂Te₃基TEG器件的服役性能。随着服役时间延长,界面间明显的缺陷和元素扩散会导致TEG器件的电输出性能衰退。厚度为8-10?m的Ni扩散阻挡层不能有效阻挡Al电极与TE元件界面间元素相互扩散。Al电极容易吸收Se元素并加速Se元素的扩散,但能阻挡其他元素（Bi、Te、Sb、Cu、Ni、I）的扩散。3)基于辐射换热,设计和搭建千瓦级温差发电系统,通过模拟计算和实验分析温差发电系统的性能,模拟结果和实验结果吻合度较高。当温差为125 K时,由182片TEG器件组成的温差发电系统能够产生695 W功率。通过逆变器转化为交流电后的功率为684 W。在实际应用中,当（35）T为200 K时,预计最大输出功率P_max和功率密度分别能达到1.23 KW和1.51 KW/m²。