第一作家：Lei Wang

通信作家：赵立东、谢鸿耀

通信单元：北京航空航天大学

论文速览

热电材料因其凯旋且可逆地将热能蜕变为电能的智商而备受存眷，这在废热回收和提高动力运用恶果方面具有雄壮后劲。

当作最早发现的热电半导体之一，Bi2Te3合金在交易热电材料中占据主导地位已向上半个世纪。有关词，比年来对这一材料系统的长远研究标明，Bi2Te3材料的热电性能升迁空间有限。此外，Bi2Te3的带隙较小，苟简为0.15 eV，导致在50°C傍边发生本征激勉，跟着温度的升高热电性能急剧下落，截止了其在热电发电中的应用。

此外，铋元素尽头稀缺，地壳品貌仅为0.001 ppm，环球每年的铋产量仅为约470吨。热电手艺的快速发展激动了对铋原料的需求激增，这反过来又截止了热电手艺的进一步普遍应用。因此，进攻需要建设地球丰富的高性能热电材料来替代Bi2Te3。 本研究建设了一种低资本且地球丰富的PbS化合物，具有出色的热电性能。优化的n型PbS材料在本系统中竣事了创记载的室温ZT值0.64。此外，初度制造了基于n型PbS的热电制冷安装，该安装在室温下展示了约36.9 K的权贵制冷温差。同期，使用n型PbS材料的单腿安装的发电恶果达到约8%，显涌现在将废热动荡为有价值的电能方面的权贵后劲。本研究诠释了可抓续的n型PbS当作交易Bi2Te3的可行替代品的可行性，从而推广了热电手艺的应用。

图文导读

图1：基于PbS的热电材料的高性能和地球品貌，以及热电制冷和发电后劲的相比。

图2：多晶Pb1+yS0.6Se0.4样品的微不雅结构和输运性质。

图3：多晶Pb1.004S0.6Se0.4 + zCu样品的微不雅结构和输运性质。

图4：SPSed样品和晶体Pb1.004S0.6Se0.4 + 0.001Cu样品的微不雅结构和输运性质。

图5：晶体Pb1.004S0.6Se0.4 + 0.001Cu样品的器件性能。

归来瞻望

本研究通过晶格平整化和短处掺杂政策，权贵提高了PbS的低温热电性能，竣事了创记载的室温ZT值约0.64，以及高达31.5 μW cm-1 K-2的功率因子。基于此，初度制造了基于n型PbS的热电制冷模块，在303 K的热端温度下取得了约36.9 K的最大温差。 此外，使用PbS材料的单腿安装在474 K的温差下展示了约8%的发电恶果，标明PbS在将废热动荡为有价值的电能方面具有权贵后劲。这项责任为优化PbS的低温热电性能提供了系统的顺序，并诠释了PbS是交易Bi2Te3的可行替代品，为热电手艺的可抓续性作念出了孝顺。

文件信息

标题：Realizing thermoelectric cooling and power generation in N-type PbS0.6Se0.4 via lattice plainification and interstitial doping

期刊：Nature Communications

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