PbTe基热电材料
PbTe材料体系作为p型热电材料有着优异的性能,不但呈现出较高的热电优值ZT=2.3@923K(Energy Environ. Sci., 2015, 8, 2056),并且在室温到900K的温度范围拥有较高的平均热电优值ZTave=1.56,因而其理论发电效率可达20.7%(Nat. Commun. 2014, 5, 4515)。这两篇论文从不同的方法和机制出发,在n型PbTe研究上实现了重大突破,极大地平衡了n型PbTe相较于p型材料性能的劣势。 第一篇论文中,该团队研究发现:通过InSb的复合及实验条件的控制,有效地在PbTe基体材料中引入多相纳米结构,可同时优化该材料体系的热、电输运性能。一方面,纳米相和基体之间的能量势垒(势阱)可以通过能量过滤效应提高Seebeck系数,进而增强功率因子;另一方面,多重纳米相的引入增强了界面处的声子散射可降低晶格热导率。最终,在n型PbTe-4%InSb复合材料中,获得极高的热电优值ZT=1.83(773 K),是目前n型PbTe材料体系中的最高值。
南方科技大学
2021-04-13