纳米多孔SnSe热电材料

ZT峰值2.0

通过磁场辅助溶液合成引入纳米孔和量子点，实现超低晶格热导率并协同提升电输运性能，使热电优值ZT达到2.0。

李双 · Hou, Yunxiang · Shihua, Zhang · Gong, Yaru · Siddique, Suniya · 李地 · 方军 · Nan, Pengfei · Binghui, Ge · 唐国栋

Chemical Engineering Journal 2023

具体参数

晶格热导率

{'zh': '0.19', 'en': '0.19'} W m⁻¹ K⁻¹

功率因子

{'zh': '6.12', 'en': '6.12'} μW cm⁻¹ K⁻²

热电优值

{'zh': '2.0', 'en': '2.0'}

平均热电优值

{'zh': '0.74', 'en': '0.74'}

技术优势

热导率近似无定形

纳米孔、量子点和位错网络共同增强声子散射，把晶格热导率压到0.19 W m⁻¹ K⁻¹，接近SnSe的理论最低值，显著减少热损失。

电输运同步提升

Sn和Se量子点提高态密度，增加塞贝克系数；同时电导率也得到提升。两者协同使全温区功率因子显著增大，最高达6.12 μW cm⁻¹ K⁻²（873 K）。

峰值ZT达2.0

超低热导率与高功率因子共同作用，使5 T-NP/QD Sn₀.₉₇₅Ga₀.₀₂₅Se样品获得ZT峰值2.0，300–873 K平均ZT 0.74，处于p型多晶SnSe的领先水平。

应用场景

• 温差发电器件：高ZT直接提升温差发电效率，适合制作高性能热电器件。
• 热电制冷：优异的热电性能可用于固态制冷模块，实现精准温控。
• 可穿戴能量收集：材料为多晶粉末，可加工成柔性薄膜，利用体表温差发电。
• 深空探测电源：放射性同位素热源搭配高ZT热电材料，可长期稳定供电。
• 工业余热回收：873 K下仍有6.12 μW cm⁻¹ K⁻²功率因子，适合回收高温余热。