高掺杂Cu₃SbS₄硫化物

价态空位稳定掺杂

通过高价态空位设计实现高效掺杂，兼顾高功率因子与低热导率

Zhang, De · Xincan, Wang · 吴宏 · Huang, Yuling · Zheng, Sikang · Zhang, Bin · Fu, Huixia · Zien, Cheng · 江鹏飞 · 韩广 · 王国玉 · 周小元 · 卢旭

Advanced Functional Materials 2023

具体参数

峰值热电优值

{'zh': '1.3', 'en': '1.3'}

平均热电优值

{'zh': '0.77', 'en': '0.77'}

平均功率因子

{'zh': '16.1', 'en': '16.1'} µW cm⁻¹ K⁻²

技术优势

掺杂效率大幅提高

Al进入晶格降低空位形成能，稳定高价态空位，提供大量载流子，实现高效掺杂。

功率因子显著提升

在Cu₃SbS₄中添加9 wt% CuAlS₂，平均功率因子达到16.1 µW cm⁻¹ K⁻²，优于其他低毒性硫化物。

zT值创新高

进一步添加AgAlS₂降低热导率，获得峰值zT 1.3和平均zT 0.77，均为低毒性硫化物热电材料中的优异水平。

应用场景

• 废热发电：高热电性能且原料地球丰度高，适合大规模回收工业废热发电。
• 热电制冷：zT值高且为低毒性硫化物，可替代传统碲化铋用于固态制冷。
• 可穿戴电子：柔性硫化物薄膜可加工为可穿戴器件，利用体温差供能。
• 自供能传感：高效热电转换效率可驱动低功耗传感器，实现免电池感知。