低成本SnS0.91Se0.09晶体中的高热电性能
Wenke He1, Dongyang Wang1, Haijun Wu2
1School of Materials Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China.
Science (New York, N.Y.)
|October 12, 2019
概括
开发低成本的热电材料至关重要. 研究人员通过引入 (Se) 来优化硫化 (SnS) 晶体,提高其热电性能,并为环保设备铺平道路.
科学领域:
- 材料科学
- 固态物理
- 能源转换
背景情况:
- 热电材料将热转化为电力, 但许多依赖稀有或有毒元素.
- 开发具有成本效益和高性能的热电材料是一个重大挑战.
- 锡硫化物 (SnS) 是一个有前途的基础材料,因为它在地球上丰富.
研究的目的:
- 为了研究硫化 (SnS) 晶体的电子带结构.
- 通过频段操纵探索有效质量 (m*) 和载体流动性的协同优化.
- 通过引入 (Se) 合金来提高SnS的热电性能.
主要方法:
- 合成的孔硫化 (SnS) 水晶.
- 引入 (Se) 合金以制造SnS$_{0.91}$Se$_{0.09}$晶体.
- 描述了温度依赖的电子带结构和热电性质.
主要成果:
- 在SnS晶体中观察到三种电子带的温度依赖的相互作用.
- 通过Se合金实现有效质量和载体流动性的协同优化.
- 在300K时,功率系数从~30升至~53μW.
- 在合金后降低了导热性.
- 在873K获得了最高功绩 (ZT$_{max}$) 的约1.6和从300到873K的平均ZT (ZT$_{ave) 的约1.25.
结论:
- 在SnS$_{0.91}$Se$_{0.09}$晶体中进行波段操作为优化热电性能提供了一种新的途径.
- 基于SnS的高性能热电代表着低成本,地球丰富和环保的能源解决方案的重大进步.
