透過添加碲於硒化錫晶體,可提升30倍熱電轉換性能

 

刊登日期:2022/4/26
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東京工業大學嘗試將碲(Te)添加於硒化錫(SnSe)多晶體中,成功提升了約30倍的熱電轉換性能。研究中僅透過添加與燒製的簡易加工過程,即可讓從小溫差獲得大電力的導電度提高10倍,並將與熱能散失相關的熱傳導率降低至3分之1。此項技術可望成為具有廣泛應用需求且低於300℃之低溫熱能的熱電轉換材料製作指針。

研究團隊將與硒相同價數的碲添加於硒化錫多晶體中,透過熱處理的方式將其混合形成固態溶體,使其兼具高導電與低導熱之特性,在300℃時顯示熱電轉換效率的無因次熱電優值(ZT)提升至0.62。

透過量子計算等機制闡明,結晶體中的硒由大粒徑的碲取代,碲與結合力較弱錫形成鏈結。當鏈結被破壞,錫釋出後產生得以導電的電洞,進而提升導電性。另一方面,由於這樣的脆弱鏈結阻礙了熱傳導,熱傳導率也因此而下降。硒化錫做為高性能熱電材料的候選者,雖可透過添加不同價數的離子以提高導電性,但過去需要複雜的製程。


資料來源: https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00631564
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