Revue des matériaux à base de chalcogénures pour des applications thermoelectriques à basse, moyenne et haute température

Résumé Les matériaux thermoelectriques possèdent la capacité de convertir l'électricité en chaleur et vice versa. L'utilisation de chlorofluorocarbones et d'hydrochlorofluorocarbones comme agents porteurs thermiques dans les systèmes traditionnels de refroidissement et de climatisation a suscité un intérêt croissant pour des technologies de réfrigération et de conditionnement spatial innovantes. Les chalcogénures, connus pour leur capacité à amplifier l'efficacité thermoelectrique des matériaux et leur adaptabilité à travers un large spectre de températures, se distinguent comme des composants essentiels dans les matériaux thermoelectriques. Malgré leur performance suboptimale, ces matériaux détiennent un potentiel considérable en tant que générateurs d'énergie et réfrigérateurs Peltier à état solide, attirant une attention significative et les positionnant comme des sujets propices à de nouvelles investigations. Catégorisés en chalcogénures d'alcalins ou d'alcalino-terreux, d'éléments de transition, et de chalcogénures de groupe principal, ces matériaux et leurs sous-classes respectives sont minutieusement examinés pour identifier les matériaux thermoelectriques les plus adaptés à des applications spécifiques avec une plage de température opérationnelle optimale. Dans la quête de technologies écoénergétiques caractérisées par des conceptions simples, une absence de composants mobiles et une stabilité supérieure, les matériaux thermoelectriques jouent un rôle crucial. Cette revue met en lumière les avancées des paramètres théoriques ainsi que le facteur de mérite (ZT) des matériaux chalcogénures, en soulignant leurs applications dans les dispositifs. Ces perspectives visent à fournir des approches viables pour les matériaux thermoelectriques grand public à l'avenir. Cette revue révèle que Cu2Se atteint une valeur maximale de ZT de 2,66 à 1039 K, le positionnant comme le meilleur performer parmi les chalcogénures de métaux de transition. En revanche, SnSe, un monochalcogénure de métal de groupe principal, présente une valeur de ZT de 2,8 à 773 K, tandis que des nanofils du groupe principal de chalcogénures de bismuth affichent une valeur de ZT de 2,5 à 350 K.