发现高性能SnTe基热电材料
热电材料是能够实现热能与电能直接相互转换的新能源材料,在热电制冷和废热发电等方面有着广泛的应用前景,对于提高现有能源利用率和缓解能源危机有重要作用。相比于传统热电材料PbTe,SnTe由于其廉价、环保等优势而被广为关注。然而由于其极低的赛贝克系数(seebeck coefficient)长久以来SnTe的最高以及平均热电转换效率都远低于PbTe。 文章指出在铟元素摻杂引入共振能级的情况下,将SnTe与AgSbTe2复合,从而在优化材料功率因子的同时,降低了材料的晶格热导率。此外,透射电镜表明两者是以完全固溶的形式而非两相复合的形式存在。最终,在873K时的最高zT优值达到1.3,并在323K-873K温度区间内的平均zT优值达到0.84,是本征SnTe的3.44倍,为目前该体系平均zT值的最高水平。这种将引入共振能级和多相固溶结合起来的方法,也为提升其他体系热电材料的性能指出了一个值得尝试的方向。
南方科技大学
2021-04-13