Mejora de las prestaciones termoeléctricas de tipo p de SnSe policristalino a través de la temperatura de transición...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física del estado sólido
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• El selenuro de estaño monocristalino (SnSe) tiene propiedades termoeléctricas excepcionales.
• El rendimiento del SnSe policristalino se retrasa debido a los desafíos en la comprensión de las propiedades de transporte y la química estructural.
• La mejora de la eficiencia de la conversión termoeléctrica en SnSe a granel es crucial para las aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una nueva estrategia para mejorar la eficiencia de conversión termoeléctrica del SnSe policristalino a granel.
• Investigar los efectos de la aleación de PbSe y el dopaje de Na en las propiedades estructurales y de transporte del SnSe.
• Comprender los mecanismos subyacentes responsables de mejorar el rendimiento termoeléctrico.

Principales métodos:

• Síntesis de aleaciones de Na-dopadas (Sn,Pb) con diferentes fracciones de PbSe.
• Caracterización de las transiciones de fase, conductividad eléctrica y conductividad térmica.
• Microscopía electrónica de barrido de transmisión corregida por aberración esférica (STEM) para el análisis de microestructuras.

Principales resultados:

• La aleación de PbSe reduce efectivamente la temperatura de transición de fase en el SnSe.
• El dopaje de Na y la aleación controlada de PbSe mejoran la conductividad eléctrica a través de la conducción bipolar anterior.
• La dispersión simultánea de la aleación y de los defectos puntuales reduce significativamente la conductividad térmica de la red.
• Se logró una cifra de mérito termoeléctrico pico (ZT) de ~ 1,2 a 773 K y una ZT promedio de ~ 0,5 (RT-773 K).
• STEM reveló partículas incrustadas a nanoescala, no soluciones sólidas, que contribuyen a la reducción de la conductividad térmica.

Conclusiones:

• La combinación estratégica de aleación de PbSe y dopaje de Na ofrece una vía viable para mejorar las termoeléctricas policristalinas de SnSe.
• La formación de partículas a nanoescala, en lugar de soluciones sólidas, es un factor clave para reducir la conductividad térmica.
• Este trabajo proporciona información fundamental sobre el control de la microestructura y las propiedades de transporte de materiales termoeléctricos avanzados.