理研開發出高性能的高分子熱電轉換材料

 

刊登日期:2020/7/21
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理化學研究所的研發團隊利用獨家高分子半導體材料,開發出高性能熱電轉換材料。熱電是一種將熱能轉換成更易使用之電能的技術,在環境發電的應用中相當受到關注。然而要將「能量最終型態」的熱能轉換成其他型態能量的技術並非易事。熱電變化技術係利用金屬或半導體上被賦予的溫度差轉變成電壓的賽貝克效應(Seebeck Effect)為基礎,過去多採用碲化鉍(Bi2Te3)這類無機化合物,但因成本與毒性的問題,僅用於人工衛星及手錶上。因此,為了有低成本且安全的材料,研究人員將目光轉到有機半導體及高分子半導體上。

此項研發是在獨自研發的半導體骨骼NDTI(Naphthodithiophenediimide)上結合2種分子,合成出新n型半導體高分子材料「pNB-Tz」。為了容易溶解於溶劑中,研究人員刻意在pNB-Tz的高分子主鏈構造上結合了具有分支構造的副鏈,而在調整副鏈構造之際,發現可控制薄膜中的分子配向。

此外,於pNB-Tz進行電子摻雜後,結果呈現優異的電導率(Electrical Conductivity)及賽貝克係數,而熱電轉換特性指標的功率因素(Power Factor)則達到53μW/m K2,是目前公開報告中以n型高分子半導體為基礎之熱電材料中的最佳成果。此外,這項研發也讓大家知道薄膜中分子配向的控制對於開發高性能熱電轉換材料是有效的。


資料來源: http://www.optronics-media.com/news/20200623/65317/
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