PbTe基熱電材料
PbTe材料體系作為p型熱電材料有著優(yōu)異的性能,不但呈現(xiàn)出較高的熱電優(yōu)值ZT=2.3@923K(Energy Environ. Sci., 2015, 8, 2056),并且在室溫到900K的溫度范圍擁有較高的平均熱電優(yōu)值ZTave=1.56,因而其理論發(fā)電效率可達(dá)20.7%(Nat. Commun. 2014, 5, 4515)。這兩篇論文從不同的方法和機(jī)制出發(fā),在n型PbTe研究上實(shí)現(xiàn)了重大突破,極大地平衡了n型PbTe相較于p型材料性能的劣勢(shì)。 第一篇論文中,該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn):通過(guò)InSb的復(fù)合及實(shí)驗(yàn)條件的控制,有效地在PbTe基體材料中引入多相納米結(jié)構(gòu),可同時(shí)優(yōu)化該材料體系的熱、電輸運(yùn)性能。一方面,納米相和基體之間的能量勢(shì)壘(勢(shì)阱)可以通過(guò)能量過(guò)濾效應(yīng)提高Seebeck系數(shù),進(jìn)而增強(qiáng)功率因子;另一方面,多重納米相的引入增強(qiáng)了界面處的聲子散射可降低晶格熱導(dǎo)率。最終,在n型PbTe-4%InSb復(fù)合材料中,獲得極高的熱電優(yōu)值ZT=1.83(773 K),是目前n型PbTe材料體系中的最高值。
南方科技大學(xué)
2021-04-13