Peter Hagelstein vom Massachussetts Institute of Technology hat zusammen mit seinem Kollegen Yan Kucherov ein Gerät entwickelt, das ohne Umwege Wärme direkt in elektrische Energie überführt. Zwar leistet dergleichen jedes Thermoelement, doch ist dessen Wirkungsgrad vergleichsweise schlecht.

Die Technik von Hagelstein und Kucherov baut auf einem rund hundert Jahre alten Gerät auf – einem so genannten thermionischen Generator: Hierbei befinden sich zwei Metallelektroden, eine Kathode und eine Anode, gegenüber in einer evakuierten Glasröhre. In dieser Hochtemperatur-Röhre treten nun Elektronen aus der heißen Kathode aus und werden von der kalten Anode absorbiert. Die Umwandlung von Wärme in elektrische Energie erfolgt dabei durch den Transport der Elektronen entgegen das elektrische Feld über die Vakuumlücke.

Hagelstein und Kucherov ersetzten nun die Vakuumlücke durch eine Viellagen-Halbleiterstruktur. Während der thermionische Generator nur bei Temperaturen oberhalb von 1000 Grad Celsius arbeitet, funktioniert diese so genannte thermische Diode schon bei 200 bis 450 Grad Celsius – typischen Temperaturen von Abwärme also. Dabei erreicht sie einen Wirkungsgrad, der doppelt so hoch ist wie vergleichbare Konkurrenten.