近日,中科院合肥物理所秦晓英教授课题组发现,通过引入少量Ag9可以提高N型Bi2Te2.7Se0.3(BTS)的热电性能。AlSe6纳米粒子进入BTS基质。具有0.35vol.%Ag9AlSe6的复合样品的热导率显着降低,导致在300-473K温度范围内的最大ZT为1.2(423K),平均ZT为1.1。

具体细节发表在无机化学前沿。

热电器件由P型和N型热电材料组成。目前,P型室温热电材料ZT的改进取得了很大进展。然而,开发接近室温的高性能(大ZT)N型热电材料更具挑战性,这阻碍了热电器件的转换效率,阻碍了它们的广泛应用。

Bi2Te3目前被公认为既能发电又能在室温下冷却的著名合金之一。然而,N型Bi2Te3的低热电值ZT和能量转换效率限制了其商业应用。因此,提高N型Bi2Te3的热电性能对于促进其工业应用具有重要意义。

寻找最优的第二阶段是设计和制造具有优异性能(包括功能和结构)的复合系统材料的首要任务和关键任务。许多研究探索了BTS的不同分散相以获得更好的热电性能。

在这项研究中,科学家通过将N型纳米颗粒Ag9AlSe6引入BTS中,研究了BTS-xvol%Ag9AlSe6(x=0、0.15、0.25、0.35、0.50和0.70)样品的热电特性。结果表明,在BTS中加入Ag9AlSe6纳米粒子,增强了声子散射和相界,提高了塞贝克系数,降低了热导率。

复合样品BTS-0.35vol%Ag9AlSe6的热电性能较原BTS提高了约40%,ZTmax值达到1.2(423K)。BTS-0.50vol%Ag9AlSe6的平均ZTave为1.1(300K-473K)。

本工作表明,添加Ag9AlSe6纳米粒子是提高BTS热电性能的有效途径,对调控N型碲化铋合金的热电性能具有重要意义。