一个研究小组开发了一种基于碲化铋（Bi-Te）的热电材料，该材料具有人工形成的原子级缺陷，并提出了一种改善其性能的解决方案，以利用浪费的热能。这是利用工厂、汽车、船舶发动机等工业、交通领域200℃以下的余热发电的热电发电机的半导体技术。热电发电机是p型和n型半导体的组合，可以将温差可逆地转化为电能，反之亦然。
到目前为止，研究的重点是改善由铋（Bi）和碲（Te）组成的p型热电材料的性能。另一方面，含硒（Se）的n型热电半导体由于难以控制其组成和微观结构，其性能改善缓慢，这已被指出是热电技术商业化的障碍。
研究组集中研究了决定热电发电机性能的n型热电半导体，取得了数十年来停滞不前的突破。突破的关键在于掺杂材料和制造工艺。这项研究发表在ACS应用材料与界面杂志上。
掺杂材料是为了提高半导体的导电性而添加的元素。认识到以锑（Sb）作为掺杂材料的p型碲化铋可能会获得最佳性能，该团队开发了一种含有锑（Sb）而不是硒（Se）的n型材料，硒通常用作n型碲化铋的掺杂材料。
该团队还开发了一种方法，在n型热电材料的制造过程中，人工诱导促进电子形成的“原子缺陷”和分散晶格声子（一种传热介质）转移的“位错网络”，从而导致更高的导电性和更低的导热性。该技术采用粉末冶金路线，将其放置在模具中，加热，然后烧结，从而很容易制造出设计形状和尺寸的热电材料。
通过该技术开发的n型热电半导体清楚地显示出热电器件所需的热学和电学性能，例如在降低导热系数的同时将导电性提高一倍以上。特别是，该团队开发的热电技术具有优异的能量转换性能和易于材料组合的特点，有望应用于包括人体热量在内的室温下200℃左右的热量回收。
热电发电机市场正以8.2%的复合年增长率增长，预计到2029年全球将达到11.8亿美元。该研究小组目前正在与LIVINGCARE有限公司合作开发一个热电厂。研究组还与现代汽车蔚山工厂合作，正在研究利用铸造模具余热的发电系统的基础。
主导该研究的金庆泰博士表示：“此次研究为解决一直阻碍200℃以下各种余热回收的n型热电半导体的性能控制问题奠定了基础。”
其意义在于利用传统的粉末冶金技术开发出具有可控原子级缺陷的纳米结构热电材料技术。
更多信息：Jung Soo-ho et al .，热电无se n-Type (Bi,Sb)2Te3的电子和热输运协同定制，ACS应用材料与界面（2024）。DOI: 10.1021 / acsami。4c06978期刊信息：ACS应用材料与接口由国家科学技术研究委员会提供引文：研究团队开发关键的n型热电半导体技术以回收废热（2024,October 14）检索自https://techxplore.com/news/2024-10-team-key-thermoelectric-semiconductor-technology.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
