La simplificación de la red permite que los termoeléctricos PbSe a temperatura media se enfríen mejor que Bi₂Te₃

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El enfriamiento termoeléctrico es vital para el control preciso de la temperatura en la electrónica inteligente.
• Los refrigeradores actuales basados en telururo de bismuto (Bi2Te3) se enfrentan a limitaciones debido a la escasez de telurio y al rendimiento de refrigeración subóptimo.
• Se necesitan materiales alternativos y abundantes en la Tierra para aplicaciones termoeléctricas avanzadas.

Objetivo del estudio:

• Investigar el selenuro de plomo (PbSe) como material potencial para el enfriamiento termoeléctrico.
• Demostrar una estrategia para mejorar las propiedades termoeléctricas de los compuestos a base de selenuro.
• Desarrollar un enfriador termoeléctrico sin telurio para aplicaciones comerciales.

Principales métodos:

• Se empleó una estrategia de diseño de red para eliminar las vacantes de celosía en PbSe.
• Fabricación de un dispositivo termoeléctrico de siete pares utilizando PbSe de tipo n y SnSe de tipo p.
• Caracterización de la diferencia de temperatura de refrigeración del dispositivo y la eficiencia de generación de energía a temperatura ambiente.

Principales resultados:

• El dispositivo basado en PbSe logró una diferencia de temperatura de enfriamiento máxima de aproximadamente 73 Kelvin.
• Se registró una eficiencia de generación de energía de una sola pierna cercana al 11,2%.
• Se logró un alto factor de potencia superior a 52 microwatts por centímetro por Kelvin cuadrado al mejorar la movilidad del portador.

Conclusiones:

• La eliminación de las vacantes de celosía a través de una estrategia de diseño de red reutilizó con éxito el PbSe para el enfriamiento termoeléctrico.
• El refrigerador termoeléctrico desarrollado a base de selenuro demuestra un potencial significativo de viabilidad comercial.
• Esta investigación allana el camino para las soluciones de refrigeración termoeléctrica libres de telurio que abundan en la Tierra.