קירור מוליכים למחצה חיוני לניהול תרמי

על פי נתוני MarketsandMarkets, שוק המכשירים התרמואלקטריים המוליכים למחצה העולמי צפוי לצמוח מ-593 מיליון דולר ב-2021 ל-872 מיליון דולר ב-2026, עם שיעור צמיחה שנתי מורכב של 8.0%. עם השדרוג המתמשך של הביקוש הצרכני והפיתוח הנמרץ של תחומים כמו 5G וכלי רכב חשמליים, קיים פוטנציאל צמיחה משמעותי בביקוש השוק למכשירים תרמו-אלקטריים, מערכות תרמו-אלקטריות ומכונות תרמו-אלקטריות שלמות.

טכנולוגיה תרמו-אלקטרית של מוליכים למחצה כוללת בעיקר שני כיווני יישום: טכנולוגיית קירור תרמו-אלקטרי מוליכים למחצה וטכנולוגיית ייצור חשמל תרמו-חשמלית. הוא מנצל את אפקט Peltier ואפקט Seebeck של חומרים מוליכים למחצה בהתאמה כדי להשיג המרה הדדית בין אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית. זוהי טכנולוגיית קירור ידידותית לסביבה וטכנולוגיית אנרגיה ירוקה.

שבב קירור מוליכים למחצה הוא מכשיר ללא חלקים נעים, שהוא מעגל המורכב מחומרים תרמו-אלקטריים מסוג PN (בדרך כלל מעגל סדרתי). עם זאת, בשל מקדמי ההתפשטות התרמית השונים של החומרים המשמשים, המכשיר יפיק מתח פנימי כאשר הטמפרטורה משתנה; במיוחד כאשר קצב שינוי הטמפרטורה גבוה (כגון כאשר נדרשת רכיבה על אופניים קרים וחמים), הלחץ הפנימי הנוצר יהיה משמעותי, ויש לבחור מכשירים בעלי אמינות גבוהה. הפיתוח של פתרונות טכנולוגיה תרמו-אלקטריים ומוצרי יישום מסתמכים על יישום מקיף ופריצת דרך של שלוש טכנולוגיות בסיסיות: הכנת חומרים, הכנת מכשירים ושילוב מערכות, והוא מיושם באמצעות תוכנית ניהול תרמי סבירה.

טכנולוגיית קירור מוליכים למחצה מתמקדת בקירור מדויק בחללים קטנים, עם מאפיינים כמו נפח קטן, משקל קל, קירור מהיר, בקרת טמפרטורה מדויקת, שקט וניידות. עם יתרונות שאין להם תחליף כגון גמישות, גיוון ואמינות, נעשה בו שימוש נרחב בתחומים רבים כגון מוצרי אלקטרוניקה, תקשורת אופטית, ציוד רפואי, מכשירי חשמל ביתיים, מכוניות, תעופה וחלל, לייזרים, צילומים תרמיים אינפרא אדום וכו'.

לקירור מוליכים למחצה יש חסמי כניסה גבוהים, כאשר יישומים בחו"ל מתמקדים בעיקר בתחומי תקשורת, רפואה, רכב ותעשייה, בעוד שיישומים ביתיים מתמקדים בעיקר באלקטרוניקה צריכה. על פי תחומי יישומים שונים, שוק המכשירים התרמואלקטריים המוליכים למחצה והמערכות התרמואלקטריות מציג דפוסים תחרותיים שונים. נכון לעכשיו, שוק המכשירים התרמו-אלקטריים המוליכים למחצה בעלי הביצועים הגבוהים והמערכות התרמו-חשמליות המיושם בתחומי תקשורת, רכב, תעופה וחלל ואחרים נשלט בעיקר על ידי ארגונים במימון זר כמו יפן, ארצות הברית ורוסיה או חברות בנות שלהם שהוקמו בסין.