立方相GeTe热电材料

相图指导消除晶界相

在相图指导下消除高电阻晶界相，保留立方相结构并引入范德华平面间隙，同时提升电输运并降低晶格热导率。

Zhang, Fudong · Ma, Baopeng · Yiyuan, Luo · 朱陆军 · Weishuai, Wang · Yalin, Shi · Beiquan, Jia · 葛振华 · 杨祖培 · 吴迪 · 何佳清

Energy and Environmental Sciences 2024

具体参数

峰值热电优值

2.0

平均热电优值

1.5

转换效率

6.3 %

输出功率

1.32 W

技术优势

消除高电阻晶界相

在相图指导下，通过调整合金化比例x和Ag/Sb比δ，成功去除了Ag8GeTe6晶界相，同时保留了立方相结构，从而降低电阻并提升热电性能。

引入范德华平面间隙

在GeTe晶粒内部形成Ge2Sb2Te5相，其离散的范德华平面间隙进一步降低晶格热导率，从而提升热电优值。

器件性能优异

基于该材料的八对热电发电器件在480 K温差下实现了约6.3%的转换效率和约1.32 W的输出功率。

应用场景

• 热电发电：提供高性能p型材料，用于中温段（323-773 K）热电发电器件。
• 余热回收：将中温废热直接转化为电能，器件转换效率达6.3%。
• 热电冷却：虽然该研究未展示冷却应用，但高ZT值材料有望用于固态冷却模块。