N型热电 AgBiPbS₃与纳米沉物和低导热性的热电

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 固态物理 固态物理
• 能源转换 能源转换

背景情况:

• 热电硫化物材料由于硫的丰富性和低成本而具有吸引力.
• 开发高效的n型热电材料对于实际的热电设备至关重要.
• AgBiS2已经显示出潜力,但需要进一步提高性能.

研究的目的:

• 报告一个新的n型退化半导体硫化物,AgBiPbS3.3.
• 为了研究AgBiPbS3的热电特性和Ga兴奋剂的影响.
• 了解负责增强热电性能的潜在机制.

主要方法:

• 合成和AgBiPbS3.3的结构特征.
• 测量热导率,电导率和西贝克系数.
• 分析频段结构和载体运输特性.
• 研究Ga对费米水平和热电性能的影响.

主要成果:

• AgBiPbS3 结晶在 Fm-3m 结构中,带间距为 0.32 eV.
• 存在Ag2S纳米沉物导致格子导热率显著降低 (0.88 W m-1 K-1).
• 与AgBiS2.2相比,AgBiPbS3表现出更好的加权移动性 (>16 cm2 V−1 s−1) 和功率因子 (PF) (1.6 μW cm−1 K−2).
• 加剂有效调节费米水平,将平均PF提高到2.7μW cm−1 K−2 (300-823 K).
• 在3%的Ga-doped AgBiPbS3.3中,在823K时达到0.22的平均ZT (功绩数字) 和0.4的峰值ZT在3%的Ga-doped AgBiPbS3.

结论:

• AgBiPbS3是一种有前途的n型热电硫化物,具有出色的低导热性.
• 优越的电力传输归因于L点的高谷退化.
• 加进一步优化了热电性能,突出了AgBiPbS3在高效能源转换方面的潜力.