Sb-Ge-S合金化MnTe热电材料

ZT 1.6 逼近非晶极限

通过多价带收敛与局域晶格工程协同优化电声输运，实现接近非晶极限的超低晶格热导率。

Zulkifal, Shahzada · Wang, Zhichao · 张雪梅 · Siddique, Suniya · 袁宇 · 王充 · Gong, Yaru · 李双 · Di Li, Di · 张永胜 · Wang, Peng · 唐国栋

Advanced Science 2023

具体参数

热电优值

{'zh': '1.6', 'en': '1.6'}

晶格热导率

{'zh': '0.54', 'en': '0.54'} W m K-1

技术优势

ZT 提升至 1.6

通过 Sb-Ge 共掺促进多价带收敛并优化载流子浓度，显著增强功率因子，最终在 873 K 实现 ZT=1.6。

晶格热导率仅 0.54

MnS 纳米棒与位错和晶格畸变共同引起强声子散射，使晶格热导率降至 0.54 W m⁻¹ K⁻¹，十分接近非晶极限，有利于维持高温区温差。

电声输运解耦

通过能带工程增强电输运，同时通过多尺度缺陷散射抑制热输运，实现电子和声子输运的解耦，从而突破传统热电材料中功率因子与热导率的此消彼长。

应用场景

• 中温废热回收：将 600–900 K 工业废热直接转为电能，替代有毒铅基材料。
• 热电发电：用于无运动部件的温差发电模块，适合分布式电源。
• 清洁能源转换：将低品位热能高效转换为电能，减少碳排放。