《Nature Communications》:晶体结构调控实现SnSe的高热电性能

文章作者: 访问次数: 发布时间:2023-12-18

实验室青年教师王东洋与北京航空航天大学赵立东教授在SnSe基高性能热电材料方面取得研究进展,相关研究成果以” High thermoelectric efficiency realized in SnSe crystals via structural modulation”为题在Nature Communications发表。实验室青年教师王东洋为共同第一作者。

热电器件因其具有的可应用温域宽、持久耐用、尺度多样化和运行无噪声等诸多优点得到了广泛的关注,在工业废热回收利用、深空探测器电源、可穿戴设备供能、便携式医疗用品低温保存箱和大规模集成电路降温等特殊需求领域具有较大的应用前景。热电材料的转换效率由无量纲的热电优值ZT和材料两端的温度差共同决定,ZT值和温差越大,则对应的转化效率越高。因此,开发高性能制冷材料,提升器件的热电制冷效率,对热电材料的应用具有重要意义。

该项研究通过元素取代同时调控了p型SnSe的晶体结构和能带结构,协同优化了载流子迁移率和载流子有效质量,有效解耦了SnSe的热电传输性质,实现了材料和器件性能的大幅提升。室温功率因子达到了~85uWcm-1K-2,ZT值达到了~1.4,300 – 673K的平均ZT值达到了~2.0。单臂器件效率在300K的温差下达到了~8.9%,在目前的中低温热电材料中展现了较大的优势。基于此材料所制成的7对热电器件的最大温差达到了50.4K。该工作表明p型SnSe晶体在热电制冷和温差发电领域实用性具有较大优势。

该工作得到了国家自然科学基金的支持。

文章链接:https://doi.org/10.1038/s41467-023-37114-7


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