上硅所最新Sciece：基于韌性半導體的柔性熱電材料

基于韌性半導體的柔性熱電材料

【導讀】

柔性熱電技術為開發便攜式和可持續的柔性電源提供了不同的解決方案。硫化銀基韌性半導體的發現推動了柔性熱電材料潛力的轉變，但缺乏良好的p型韌性熱電材料限制了制造傳統交叉平面π形柔性器件的現實。

【成果掠影】

中國科學院上海硅酸鹽研究所高性能陶瓷與超微結構國家重點實驗室陳立東、仇鵬飛課題組，報告了一系列基于AgCu(Se,S,Te)偽三元固溶體中成分-性能相圖的高性能p型延展性熱電材料。與其他柔性熱電材料相比，具有較高的品質因數值（300開爾文時0.45，340開爾文時0.68）。本工作進一步展示了薄而靈活的π形器件，其最大歸一化功率密度達到30 μW cm^-2?K^-2。該成果有望用于可穿戴電子設備中的柔性熱電器件。相關論文以題為“Flexible thermoelectrics based on ductile semiconductors”發表在Science上。

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【數據概況】

圖1. 柔性熱電材料和器件

圖2. AgCuSe-AguS-AgCuTe偽三元固溶體的組成-性能相圖

圖3. (AgCu)_1-dSe_0.3-xS_xTe_0.7的機械和熱電性能

圖4. 基于延性半導體的超薄柔性熱電器件

【成果啟示】

總之，本工作發現了與其他柔性材料相比具有相對較高的柔性熱電(TE)品質因數的p型延展性TE材料。結合高性能n型延性材料，成功研制出具有常規π形、超高歸一化功率密度和合理使用穩定性的超薄柔性熱電器件。因此，韌性半導體為高性能柔性熱電器件提供了不同的策略，它可以直接有效地將低品位熱能（例如人體熱量）轉化為有用且可持續的電能。本工作的研究提供了一個將自供電技術應用于可穿戴電子設備的有前景的例子。

文獻鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq0682#con1