無機柔性熱電新材料研製成功

2021-01-21 科學網

 

中科院上海矽酸鹽研究所研究人員史迅、陳立東、孫宜陽、仇鵬飛等和美國克萊門森大學教授賀健合作，開發出基於硫化銀（Ag2S）柔性半導體的新型高性能無機柔性熱電材料和器件。該研究開闢了無機柔性熱電材料研究新方向，為基於高性能無機材料的全柔性熱電轉換新技術的開發解決了最起始也是最關鍵的一個難點。相關研究成果近日發表於《能源與環境科學》。

新型高性能無機柔性熱電材料必須同時兼顧良好的塑性和熱電性能。該團隊此前成功研發出室溫第一種無機柔性半導體材料Ag2S，這項研究進一步合成了一系列硒或碲元素固溶的Ag2S材料，發現硒或碲的固溶可導致銀間隙離子濃度增加，因而電輸運性能獲得明顯改善，在室溫時熱電優值可顯著提升至0.44。

研究人員選取彎曲半徑3毫米進行測試，發現硒元素固溶的Ag2S薄片經歷1000次反覆彎曲後，電導率和塞貝克係數幾乎未發生變化，表明材料的性能受應力影響較小，可滿足柔性可穿戴供電的要求。

研究團隊進一步製備了基於硒元素固溶Ag2S的面內型熱電發電器件。在20K溫差下，最大歸一化功率密度達到0.08瓦每平方釐米，比目前最好的純有機熱電器件高1~2個數量級。

論文通訊作者、研究員陳立東表示，這次研發的基於Ag2S柔性半導體的新型高性能無機柔性熱電材料和器件可同時提供優異的柔性和熱電轉換性能，且具有環境友好、穩定可靠、壽命長等優點，有望在以分布式、可穿戴式、植入式為代表的新一代智能微納電子系統等領域獲得廣泛應用。（來源：中國科學報 黃辛）

相關論文信息：https://doi.org/10.1039/C9EE01777A

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