室温での発電と熱電冷却のためのn型Mg3Bi2ベース材料の性能を最大化する

熱電効果は約200年前に発見されましたが、実際の主な用途は従来のBi2Te3を用いた熱電冷却です。しかし、新しく効率的な室温熱電材料及びモジュールに関する関連研究は、まだ実現には至っていません。本研究では、n型Mg3.2Bi1.5Sb0.5材料の電子特性を微妙な微細構造設計によって最大化し、熱的な粒界抵抗を排除することを目指しています。その結果、323 Kから423 Kまでの広い温度範囲でzTが1を超える高値に至りました。重要なことに、室温での発電と熱電冷却のために、高性能なp型α-MgAgSbと組み合わせた非Bi2Te3熱電モジュールにおいて大きなブレークスルーを示しました。温度差95 Kでの変換効率が約2.8%、最大温度差56.5 Kを実験的に達成しました。界面接触抵抗がさらに低下すれば、我々の非Bi2Te3モジュールは、長年の商業的チャンピオンであるBi2Te3システムに匹敵する可能性があります。全体として、本研究は非Bi2Te3材料とデバイスを使用した実際の熱電応用に向けた重要なステップを示しています。