热电材料在实际应用中需要高功率因数和ZT值，因为它们分别决定了输出功率和转换效率。然而，当引入结构缺陷以追求高ZT值时，通常会抑制平均功率因数。近日，电子科技大学Xiao Yu通过双间隙掺杂，在n型Pb_1.02Se-0.2%Cu中同时实现了24.18μW cm^-1 K^-2的高平均功率因数和300-773 K下1.01的平均ZT值。

本文要点：

1) 其优异的热电性能主要源于Pb和Cu双间隙引起的去耦载流子和声子输运特性。首先，n型Pb_1.02Se-0.2%Cu中的Pb和Cu双间隙可以完全优化依赖于温度的载流子密度，从300 K时的1.27×10¹⁹ cm^-3到773 K时的3.90×10¹⁹ cm^-3，从而将功率因数最大化为32.83μW cm^-1 K^-2，并产生24.18μW cm^-1 K^-2的平均功率因数。

2) 此外，Pb和Cu双间隙导致电子主导的分级缺陷（阳离子间隙、Se空位和位错），这显著降低晶格热导率，同时保持高的电输运性质。由于优化了电和热传输特性，n型Pb_1.02Se-0.2%Cu的热电性能在宽温度下大大增强。

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Yu Xiao et.al Advanced Average Power Factor and ZT Value in PbSe Thermoelectric with Dual Interstitials Doping EES 2024

DOI: 10.1039/D3EE04539K

https://doi.org/10.1039/D3EE04539K