サーベック効果とサーベック係数について
サーベック効果とは、二つの異なる電気伝導体または半導体間に温度差が生じた場合、その二つの物質間に電圧差が生じる現象です。サーベック効果により、熱フラックス（温度差）を直接電気エネルギーに変換する固体状態の装置が、サーモエレクトリックジェネレータ（TEG）またはサーベック発電機として知られています。
サーベック効果による熱電気変換
熱電気は、温度差を直接電気電圧に変換する（またはその逆）熱電気効果によって生成されます。この効果は、1821年にトーマス・サーベックによって初めて報告されました。異なる二つの導体が接続され、一方に熱が加えられると、両材料間で電子の移動が生じ、電流が流れます。サーベック係数S（S = V/ΔT）と、熱電対の二つの接合部間の温度差に依存する電圧が生成されます。
熱電気効果の他の形態
熱電気効果には、サーベック効果の他にも以下の二つの効果が含まれます。
ペルティエ効果：サーベック効果の類似現象です。1834年にジャン・シャルル・アタナーズ・ペルティエによって発見されました。ペルティエ効果では、二つの異なる導体の電化された接合部で加熱または冷却が生じます。ペルティエ係数（π）は、電流（I）と発熱率（q）の比率によって定量的に記述されます：π = I/q。
トムソン効果：異なる材料では、サーベック係数は温度によって一定ではないため、温度の空間勾配がサーベック係数の勾配を生じさせることがあります。この勾配を通じて電流が流れると、ペルティエ効果の連続版が発生します。トムソン効果は、小さな温度勾配が適用された単一導体内で発生する電流を記述します。この関係は、以下の式で表されます：q = βIΔT。
熱電気変換のメカニズム
例えば、銅と亜鉛のような二つの異なる金属が接合された場合、電子の移動が発生します。銅の原子から電子が離れ、亜鉛の原子に入ります。亜鉛は電子を過剰に持ち、負の電荷を帯びます。銅は電子を失い、正の電荷を帯びます。これにより、二つの金属の接合部に電圧ポテンシャルが生じます。
熱電材料
熱電材料は、熱電変換として知られるプロセスによって、熱エネルギーを電気エネルギーに変換します。温度差を生じさせる熱源には、燃焼エンジン、太陽光、化学反応、または核崩壊があります。これらの材料は、高い電気伝導率（σ）と低い熱伝導率（κ）を持つ必要があります。
熱電発電機 – サーベック発電機
サーモエレクトリックジェネレータ（TEG）、またはサーベック発電機は、サーベック効果という現象を通じて、熱フラックス（温度差）を直接電気エネルギーに変換する固体状態の装置です。熱電材料は、遠隔地での電力生成、惑星間探査に使用される宇宙船、廃熱が回収可能な場所で利用されています。熱電発電は、遠隔地の開発途上国に必要なエネルギー源を提供する上で重要な役割を果たすでしょう。
