上硅所最新Sciece：基于韧性半导体的柔性热电材料

基于韧性半导体的柔性热电材料

【导读】

柔性热电技术为开发便携式和可持续的柔性电源提供了不同的解决方案。硫化银基韧性半导体的发现推动了柔性热电材料潜力的转变，但缺乏良好的p型韧性热电材料限制了制造传统交叉平面π形柔性器件的现实。

【成果掠影】

中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室陈立东、仇鹏飞课题组，报告了一系列基于AgCu(Se,S,Te)伪三元固溶体中成分-性能相图的高性能p型延展性热电材料。与其他柔性热电材料相比，具有较高的品质因数值（300开尔文时0.45，340开尔文时0.68）。本工作进一步展示了薄而灵活的π形器件，其最大归一化功率密度达到30 μW cm^-2 K^-2。该成果有望用于可穿戴电子设备中的柔性热电器件。相关论文以题为“Flexible thermoelectrics based on ductile semiconductors”发表在Science上。

【数据概况】

图1. 柔性热电材料和器件

图2. AgCuSe-AguS-AgCuTe伪三元固溶体的组成-性能相图

图3. (AgCu)_1-dSe_0.3-xS_xTe_0.7的机械和热电性能

图4. 基于延性半导体的超薄柔性热电器件

【成果启示】

总之，本工作发现了与其他柔性材料相比具有相对较高的柔性热电(TE)品质因数的p型延展性TE材料。结合高性能n型延性材料，成功研制出具有常规π形、超高归一化功率密度和合理使用稳定性的超薄柔性热电器件。因此，韧性半导体为高性能柔性热电器件提供了不同的策略，它可以直接有效地将低品位热能（例如人体热量）转化为有用且可持续的电能。本工作的研究提供了一个将自供电技术应用于可穿戴电子设备的有前景的例子。

文献链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abq0682#con1