熱電能源材料研究獲突破

　　北京航空航天大學趙立東利用硒化錫獨有的特殊電子能帶結構和多谷效應，可以將其在300K~773K寬溫區范圍內的熱電性能大幅提高，從而使硒化錫在新能源領域的應用邁出了關鍵一步。相關成果11月26日發表于《科學》。

　　熱電轉換技術是一種利用半導體材料直接將熱能與電能進行相互轉換的技術。該技術憑借系統體積小、可靠性高、不排放污染物質、適用溫度范圍廣等特點被廣泛關注。然而，研發一種理想的熱電能源材料，使之同時具備性能優異、儲量豐富且環境友好等條件要素，是一項難題。

　　由于硒化錫在300K~773K溫度范圍內ZT值很低，限制了其這一溫度區間的使用。趙立東認為，整體提高硒化錫的熱電優值ZT的思路，只能是提高硒化錫的導電性和溫差電動勢，以求獲得該溫度范圍內較高的電傳輸性能。他認識到，利用能帶結構是調控熱電材料的導電性和溫差電動勢的有效方法。當費米能級已經進入4價帶甚至接近5和6價帶，就可實現多個價帶同時參與電傳輸。

　　通過移動費米能級的方法，不但可以保持相對較高的載流子遷移率，還使得溫差電動勢提高了5倍，讓硒化錫材料在整個溫度區間的熱電優值ZT得到大幅提升。基于此，研究人員表示，開發一種性能優異、儲量豐富而且環境友好的熱電能源材料已成為可能。