轉(zhuǎn)換效率的案例
:自組織法制備的倒置型有機(jī)太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)新高！
如圖所示，PVP作為陰極界面層，OSC的能量轉(zhuǎn)換效率降低較慢，作者猜測(cè)這是由于PVP超薄和受到活性層保護(hù)的緣故。
（c）PBDB-T:IT-M 、PBDB-TCl:IT-4F、 PBDTTT-T-E:IEICO 分別作為活性層的OSC的J-V曲線，表2是相關(guān)數(shù)據(jù)。這些OSC的制備方法也是自組織法，PVP作為陰極界面層和無陰極界面層對(duì)比的結(jié)果和PBDB-TF:IT-4F作為活性層時(shí)一致，尤其是PBDB-TCl:IT-4F作為活性層，能量轉(zhuǎn)換效率為14.0%，是目前為止倒置型OSC的最高值。
（d） PBDB-T、PBDB-TCl、PBDTTT-T-E、IT-M、IT-4F和 IEICO的分子結(jié)構(gòu)。
表2.PBDB-T:IT-M 、PBDB-TCl:IT-4F、 PBDTTT-T-E:IEICO 分別作為活性層的OSC的開路電壓、短路電流密度、填充因子、能量轉(zhuǎn)換效率。
【小結(jié)】
自組織法制備的、PVP為陰極界面層、PBDB-TF:IT-4F為活性層的OSC的能量轉(zhuǎn)換效率為13.3%，比無陰極界面層的10.1%高，這主要是因?yàn)殚_路電壓和填充因子得到提高，而開路電壓和填充因子得到提高要?dú)w因于降低了電子注入勢(shì)壘，促進(jìn)了激子解離，抑制了載流子復(fù)合，改善了載流子傳輸。這種OSC的性能與PVP的分子量關(guān)系不大，穩(wěn)定性出色。自組織法還可應(yīng)用在其它活性層的OSC上，當(dāng)PBDB-TCl:IT-4F為活性層時(shí)，OSC的能量轉(zhuǎn)換效率是14.0% 。因此，采用了PVP的自組織法在制備高性能的倒置型OSC很有前景。
展開 東芝開發(fā)新型磁性材料 可提高電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率
這種磁性槽楔可以將磁通量有效引導(dǎo)至特定方向，從而減少能耗，顯著提高能量轉(zhuǎn)換效率。
東芝還發(fā)現(xiàn)，用耐熱粘結(jié)劑壓實(shí)片狀磁性顆粒，可以提高熱穩(wěn)定性。即使在220°C的高溫環(huán)境中，也能長期保持穩(wěn)定，而且重量幾乎沒減少，為磁性槽楔的廣泛應(yīng)用開辟了道路。
在不更改電機(jī)設(shè)計(jì)的情況下，東芝僅通過更換槽楔材料，便使其能量轉(zhuǎn)換效率明顯提高，同時(shí)充分降低成本。
-END-
3D打印支架將提升其轉(zhuǎn)換效率
按此方法布置太陽能電池子區(qū)時(shí)，相同面積上可以使用雙倍的太陽能材料，從而實(shí)現(xiàn)36％的太陽能電池板轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，目前這一設(shè)計(jì)已獲得了加州智能太陽能解決方案提供商Infinity Energy的認(rèn)可。
T3DP的目標(biāo)是將3D打印的六角型支架融入于太陽能薄膜電池中，如果成功的話，將可獲得50％的轉(zhuǎn)換效率。
來源：3D科學(xué)谷
高熱穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率超過21%
鈣鈦礦晶體有最佳的取向，導(dǎo)致鈣鈦礦太陽能電池的最佳能量轉(zhuǎn)換效率為21.2%。同時(shí)，它的熱穩(wěn)定性非常出色。作者相信這種方法會(huì)為鈣鈦礦膜的表面的化學(xué)當(dāng)量平衡的精準(zhǔn)控制和選擇高性能的鈣鈦礦太陽能電池的新型界面材料提供更多幫助。
文獻(xiàn)鏈接：Tailored Phase Conversion under Conjugated Polymer Enables Thermally Stable Perovskite Solar Cells with Efficiency Exceeding 21%（J. Am. Chem. Soc. ，2018，DOI: 10.1021/jacs.8b10520）
展開 
中科院侯劍輝 Joule：可印刷陰極界面層在1cm2有機(jī)光伏器件中實(shí)現(xiàn)超過13%的能量轉(zhuǎn)換效率
上述結(jié)果表明，NDI-N從非富勒烯受體和聚合物給體中都能夠提取電子，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)器件的高效率具有重要作用。
圖4.
（a）NDI-N, NDI-Br, IT-4F, NDI-N:IT-4F和NDI-Br:IT-4F的電子順磁共振譜；（b）NDI-N摻雜IT-4F形成界面偶極的示意圖；（c）單載流子器件的I-V特性；（d）PBDB-T-2F:NDI-N和PBDB-T-2F:NDI-Br共混薄膜的光致熒光光譜；（e） PBDB-T-2F和NDI-N及NDI-Br組成的雙層異質(zhì)結(jié)光伏器件的J-V曲線；（f）PBDB-T-2F和NDI-N接觸界面處的激子解離示意圖。
在此基礎(chǔ)上，該課題組采用刮涂工藝加工NDI-N，制備出1cm2大面積OSC器件，并獲得13.2%的能量轉(zhuǎn)換效率，這是目前世界上報(bào)道的大面積器件的最高效率。中國計(jì)量科學(xué)研究院（NIM）對(duì)該實(shí)驗(yàn)室制備的大面積（0.9 cm × 0.9 cm）器件進(jìn)行了效率認(rèn)證，最終的認(rèn)證效率為12.20%。同時(shí)，對(duì)所制備的30個(gè)NDI-N大面積器件的PCE進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，超過60%的器件效率達(dá)到了12%以上，說明NDI-N大面積器件的光伏效率具有良好的重現(xiàn)性。這一結(jié)果刷新了大面積OSC的效率記錄，對(duì)有機(jī)光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。
圖5.
（a）刮涂法加工NDI-N示意圖；（b）NDI-N大面積器件的J-V和（c）EQE曲線；（d）30個(gè)NDI-N大面積器件的效率分布圖。
來源：材料人
展開 從原理到實(shí)例：詳解SiC MOSFET是如何提高電源轉(zhuǎn)換效率的？
隨著電源要求、法規(guī)管制以及效率標(biāo)準(zhǔn)和EMI要求的日趨嚴(yán)格，電源越來越需要采用開關(guān)功率器件，因?yàn)殚_關(guān)功率器件效率更高且工作范圍更寬。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)人員持續(xù)承受著降低成本和節(jié)省空間的壓力，面對(duì)這些需求，需要替代經(jīng)典硅 (Si) 基 MOSFET 的產(chǎn)品。
碳化硅 (SiC) 現(xiàn)已成熟并發(fā)展到第三代，已經(jīng)成為一種明智的選擇?；赟iC的FET具有許多性能優(yōu)勢(shì)，其中最為突出的特點(diǎn)是效率更高、可靠性更好、熱管理問題更少，且占用空間更小。這些產(chǎn)品適用于整個(gè)功率譜，不需要徹底改變?cè)O(shè)計(jì)技術(shù)，不過可能需要一些調(diào)整。
智芯研報(bào) | 碳化硅(SiC)：提升分布式太陽能發(fā)電能效的秘密武器！
由于功率轉(zhuǎn)換效率與開關(guān)頻率直接相關(guān)，因此，SiC既能比硅處理更高的電壓，又能確保高轉(zhuǎn)換效率所需的高速開關(guān)。
SiC的導(dǎo)熱系數(shù)是硅的三倍，因此可以在更高的溫度下工作。硅在175°C左右不再充當(dāng)半導(dǎo)體，在200°C左右成為導(dǎo)體，而SiC直到達(dá)到1000°C時(shí)才會(huì)變成導(dǎo)體。SiC的熱特性優(yōu)勢(shì)可用于兩方面。首先，它可用于制造比等效硅系統(tǒng)需要更少冷卻的功率轉(zhuǎn)換器。另外，SiC在較高溫度下的穩(wěn)定運(yùn)行可用于制造極高密度的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，適于空間非常寶貴的應(yīng)用，如車輛和蜂窩基站。
圖4：引入SiC器件以提高太陽能升壓電路的轉(zhuǎn)換效率 (安森美半導(dǎo)體)
我們可看到SiC這些優(yōu)勢(shì)在功率升壓電路中發(fā)揮了作用，它使太陽能轉(zhuǎn)換的效率更高。
該電路設(shè)計(jì)用于使太陽能電池陣列的輸出阻抗(隨入射光的水平而變化)與逆變器所需的輸入阻抗相匹配，以實(shí)現(xiàn)最高效的轉(zhuǎn)換。
最左圖顯示了成本最低的方法，使用硅二極管和MOSFET。第一個(gè)優(yōu)化方案如中圖所示，是用SiC二極管取代硅二極管，這將提高電路的功率密度和轉(zhuǎn)換效率，從而降低系統(tǒng)成本。也可以用SiC等效替代硅MOSFET，如右圖所示，這為設(shè)計(jì)人員提供更多的開關(guān)頻率選擇，從而進(jìn)一步提高了電路的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。
針對(duì)想要在太陽能光伏設(shè)備中利用SiC的需求，安森美半導(dǎo)體還開發(fā)了一系列兩通道或三通道的SiC升壓模塊，用于太陽能逆變器。
SiC功率器件具有比硅器件更勝一籌的性能，包括它們能夠高速切換高壓和電流，損耗低，熱性能好。
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由于功率轉(zhuǎn)換效率與開關(guān)頻率直接相關(guān)，因此，SiC既能比硅處理更高的電壓，又能確保高轉(zhuǎn)換效率所需的高速開關(guān)。
SiC的導(dǎo)熱系數(shù)是硅的三倍，因此可以在更高的溫度下工作。硅在175°C左右不再充當(dāng)半導(dǎo)體，在200°C左右成為導(dǎo)體，而SiC直到達(dá)到1000°C時(shí)才會(huì)變成導(dǎo)體。SiC的熱特性優(yōu)勢(shì)可用于兩方面。首先，它可用于制造比等效硅系統(tǒng)需要更少冷卻的功率轉(zhuǎn)換器。另外，SiC在較高溫度下的穩(wěn)定運(yùn)行可用于制造極高密度的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，適于空間非常寶貴的應(yīng)用，如車輛和蜂窩基站。
圖4：引入SiC器件以提高太陽能升壓電路的轉(zhuǎn)換效率
我們可看到SiC這些優(yōu)勢(shì)在功率升壓電路中發(fā)揮了作用，它使太陽能轉(zhuǎn)換的效率更高。
該電路設(shè)計(jì)用于使太陽能電池陣列的輸出阻抗(隨入射光的水平而變化)與逆變器所需的輸入阻抗相匹配，以實(shí)現(xiàn)最高效的轉(zhuǎn)換。
最左圖顯示了成本最低的方法，使用硅二極管和MOSFET。第一個(gè)優(yōu)化方案如中圖所示，是用SiC二極管取代硅二極管，這將提高電路的功率密度和轉(zhuǎn)換效率，從而降低系統(tǒng)成本。也可以用SiC等效替代硅MOSFET，如右圖所示，這為設(shè)計(jì)人員提供更多的開關(guān)頻率選擇，從而進(jìn)一步提高了電路的轉(zhuǎn)換效率和功率密度。
針對(duì)想要在太陽能光伏設(shè)備中利用SiC的需求，安森美半導(dǎo)體還開發(fā)了一系列兩通道或三通道的SiC升壓模塊，用于太陽能逆變器。
SiC功率器件具有比硅器件更勝一籌的性能，包括它們能夠高速切換高壓和電流，損耗低，熱性能好。盡管目前它們可能比等效硅產(chǎn)品更昂貴(如果可以使用硅替代產(chǎn)品)，但它們的系統(tǒng)級(jí)性能可以節(jié)省成本，使冷卻的復(fù)雜性得以優(yōu)化。
展開 硬核分析：IBC電池技術(shù)的誕生
2）具有高轉(zhuǎn)換效率的單面結(jié)構(gòu)。
基于石墨炔體異質(zhì)結(jié)且濕穩(wěn)性高的高效鈣鈦礦太陽能電池
圖五：GDY/PVSK耐濕實(shí)驗(yàn)
(a) 20℃，80%濕度條件下的光電轉(zhuǎn)換效率對(duì)比圖；
(b) 從0-84小時(shí)，80%濕度條件下GDY/PVSK薄膜的XRD圖；
(c) (b)圖中13.8度到14.2度的放大圖；
(d) 60℃，60%條件下，有無石墨炔摻雜的鈣鈦礦薄膜XRD對(duì)比；
(e) 濕度試驗(yàn)時(shí)，不同實(shí)驗(yàn)組PbI2相(001)晶格平面與鈣鈦礦相(110)晶格平面峰值強(qiáng)度比隨時(shí)間的變化趨勢(shì)；
(f) 不同材料室溫下敞口放置120天穩(wěn)定性對(duì)比。
濕穩(wěn)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，材料在80%濕度條件下仍能保持較好的光電轉(zhuǎn)換效率，XRD圖顯示由于GDY的存在以及其疏水性，摻雜GDY的鈣鈦礦薄膜水分降解速度較低，使得材料在露天放置140天時(shí)仍保留95%光電轉(zhuǎn)換效率。
【小結(jié)】
通過成功的將石墨炔引入到鈣鈦礦薄膜FA0.85MA0.15Pb(I0.85Br0.15)3中，作者成功制備了一種新型的平面鈣鈦礦太陽能電池。由于GDY優(yōu)異的載流子遷移率，這種新型的太陽能電池的光生載流子抽取和電子遷移率大大增加，具有較高的短路電流。就GDY的半導(dǎo)體特性和鈣鈦礦的能帶結(jié)構(gòu)而言，作者還提出了石墨炔/鈣鈦礦體異質(zhì)結(jié)，其可以通過漂移和擴(kuò)散力來加速光生載流子抽取和輸送，從而大大提高了JSC。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)顯示適當(dāng)添加石墨炔可以有效的鈍化晶面和界面，抑制光生載流子的復(fù)合，獲得更高的FF，其光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)20.54%。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，石墨炔的引入可以大大增強(qiáng)鈣鈦礦薄膜和器件的濕穩(wěn)性，在長達(dá)140天的敞口放置仍能保持95%的光電轉(zhuǎn)換效率。
展開 江西師范大學(xué)陳義旺教授、南昌大學(xué)諶烈教授研究團(tuán)隊(duì)AFM：在用于高效半透明有機(jī)太陽能電池的窄帶隙聚合物給體取得新進(jìn)展
目前，隨著Y系列受體的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的不透明有機(jī)太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)取得了重大突破。但遺憾的是，廣泛用于高性能半透明有機(jī)太陽能電池的窄帶隙聚合物給體PCE10，無法與Y系列受體形成良好匹配。例如，窄帶隙聚合物給體PCE10與Y6的組合的器件只能實(shí)現(xiàn)低開路電壓(~0.62V)和FF(~62%)，這是由于窄帶隙聚合物給體的高能級(jí)和與Y6差的相容性。
針對(duì)這一問題，他們?cè)谝郧肮ぷ鞯幕A(chǔ)上再次通過無規(guī)共聚將BDT-2F或者BDT-2Cl單元引入聚合物給體PCE10中，得到了兩個(gè)系列的三元共聚物PCE10-BDT2F-X和PCE10-BDT2Cl-X，通過這種簡便的三元共聚物設(shè)計(jì)策略來提升Y6與窄帶隙聚合物給體PCE10的匹配。與PCE10相比，所有三元共聚物都表現(xiàn)出更深的能級(jí)、更高的消光系數(shù)、更強(qiáng)的face-on取向以及與Y6更好的相容性。其中，基于PCE10-BDT2F-0.8:Y6的器件實(shí)現(xiàn)了13.80%的能量轉(zhuǎn)換效率，比基于PCE10:Y6的器件高出近40%。相應(yīng)的半透明有機(jī)太陽能電池也實(shí)現(xiàn)了12.00%和10.85%的能量轉(zhuǎn)換效率，平均可見光透射率分別為30.98%和41.08%，并且實(shí)現(xiàn)了4.46%的出色光利用效率，進(jìn)一步證明了器件的能量轉(zhuǎn)換效率和平均可見光透射率之間實(shí)現(xiàn)了更好的平衡。該工作對(duì)促進(jìn)半透明有機(jī)太陽能電池突破提供了簡便且非常令人鼓舞的策略。
圖1. 聚合物給體PCE10、PCE10-2Cl、PCE10-2F、PCE10-BDT2F-X和PCE10-BDT2Cl-X化學(xué)結(jié)構(gòu)。
圖2.
展開 
一款靠太陽能發(fā)電的柔性傳感器 可監(jiān)控心臟與大腦
其主要進(jìn)展為在太陽能電池光吸收器上使用納米光柵（nano-grating）表面，以達(dá)到高的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）與光線入射角度的獨(dú)立性，讓研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)10.5%的光電轉(zhuǎn)換效率和每公克11.46瓦的高功率重量比。研究人員證明，在反復(fù)壓縮測(cè)試下（900次循環(huán)），光電轉(zhuǎn)換效率從9.82%降至7.33%，僅降低25%，與60度光角的非光柵元件相比，光電轉(zhuǎn)換效率提升45%。
為展示元件的實(shí)用性，研究人員將稱為有機(jī)電化學(xué)晶體管的感測(cè)元件與有機(jī)太陽能電池一起集成在一片超薄的基板上，可貼在皮膚上偵測(cè)心跳或直接在老鼠的心臟上記錄心電圖（ECG）。研究人員也發(fā)現(xiàn)，該裝置在10000lux下可以良好運(yùn)行，相當(dāng)于陽光普照下陰涼處的光線，而且此裝置由于不需要電線，產(chǎn)生的噪訊小于連接到電池的類似裝置。
理研創(chuàng)發(fā)物性科學(xué)研究中心研究員福田憲二郎（Kenjiro Fukuda）表示，這項(xiàng)研究讓開發(fā)人體組織自主供電醫(yī)療監(jiān)控裝置向前推進(jìn)一步，未來會(huì)繼續(xù)與其它團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)柔性電力儲(chǔ)存元件。提供裝置電力并進(jìn)行測(cè)量屬于類比方面的研究，而傳輸資料的數(shù)碼芯片研究將有助增加這些裝置的實(shí)用性。
展開 Joule：高效有機(jī)非富勒烯聚合物太陽能電池器件壽命接近10年
通過分子結(jié)構(gòu)調(diào)控ITIC能級(jí)來提高電池能量轉(zhuǎn)換效率是近年來的研究熱點(diǎn)。協(xié)同調(diào)節(jié)受體和給體的能級(jí)已經(jīng)成功將電池能量轉(zhuǎn)換效率提高到13%以上。
對(duì)于有機(jī)太陽能電池的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用，必須綜合考慮能量轉(zhuǎn)換效率、器件穩(wěn)定性以及合成難度。因此，在研究分子能級(jí)調(diào)控對(duì)其能量轉(zhuǎn)換效率影響的同時(shí)，也應(yīng)該關(guān)注其對(duì)穩(wěn)定性和合成成本的影響。最近，德國埃爾蘭根-紐倫堡大學(xué)Christoph J. Brabec教授的研究團(tuán)隊(duì)從能量轉(zhuǎn)換效率、器件穩(wěn)定性和合成復(fù)雜度三個(gè)方面研究了ITIC及其系列衍生物的工業(yè)化可行性，以及分子調(diào)控對(duì)電池壽命的影響。研究表明，ITIC端基和側(cè)鏈修飾對(duì)器件穩(wěn)定性有極大影響，該系列材料中的穩(wěn)定體系有望達(dá)到接近10年的器件使用壽命。最后，作者通過分析工業(yè)化指標(biāo)，指出降低合成成本對(duì)于該系列材料的工業(yè)化應(yīng)用前景至關(guān)重要，該工作發(fā)表在Joule上。文章第一作者為杜曉艷博士，通訊作者為李寧博士和Christoph J. Brabec教授。
圖1. 給體和受體材料的分子結(jié)構(gòu)
【圖文導(dǎo)讀】
該工作中的太陽能電池由程序控制自動(dòng)進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試。測(cè)試條件為干燥氮?dú)夥諊ㄑ鯕夂退烤∮?.5ppm）使用白光LED燈照射，期間溫度控制在30°C。結(jié)果顯示（圖二），ITIC分子結(jié)構(gòu)調(diào)控對(duì)電池穩(wěn)定性影響極大。其中，端基氟化的ITIC-2F和側(cè)鏈以苯環(huán)取代噻吩環(huán)的ITIC-Th表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，與此相反，ITIC和端基為單個(gè)甲基的ITIC-M表現(xiàn)出持續(xù)的短路電流和填充因子衰減，而端基有兩個(gè)甲基的ITIC-DM在起初幾百個(gè)小時(shí)以內(nèi)即有很強(qiáng)的短路電流和填充因子衰減。
展開 使用最多的光伏板是哪個(gè)？如何選擇適合自己的？
1.單晶硅光伏板
單晶硅光伏板是當(dāng)前市場(chǎng)上應(yīng)用最廣泛的光伏板之一，它們由硅晶體塊通過切割、研磨等工藝制成，具有高轉(zhuǎn)換效率、良好的穩(wěn)定性和強(qiáng)大的抗風(fēng)化能力。但是，制造成本較高，所以價(jià)格較為昂貴。
2.多晶硅光伏板
多晶硅光伏板是當(dāng)前市場(chǎng)上銷量最高的光伏板之一，它們的制造過程較為簡單，成本相對(duì)較低。但是，相比于單晶硅光伏板，其轉(zhuǎn)換效率略低一些。
3.非晶硅光伏板
非晶硅光伏板的制造成本較低，具有良好的透光性和靈活性。與單晶硅、多晶硅光伏板相比，其轉(zhuǎn)換效率較低，但在弱光條件下的發(fā)電效果更好。
4.柔性薄膜光伏板
柔性薄膜光伏板由聚合物和薄膜太陽能電池組成，其重量輕、便攜、可彎曲，具有靈活性和可塑性。但是，由于其轉(zhuǎn)換效率低，應(yīng)用范圍較窄。
如何從這些光伏板中選擇最適合自己的？
功率：是指單位時(shí)間內(nèi)發(fā)電的能力，根據(jù)自己的用電需求選擇適合的功率，如果用電量較大，可以選擇功率較高的光伏板，以保證能夠滿足用電需求；
效率：是指將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的比例，效率越高發(fā)電能力越強(qiáng)，但價(jià)格也會(huì)相應(yīng)較高，應(yīng)根據(jù)自己的預(yù)算和用電需求來選擇；
品牌：知名品牌的光伏板通常質(zhì)量更高，售后更好，能夠保障消費(fèi)者的權(quán)益；
材質(zhì)：最常使用的材質(zhì)有單晶硅、多晶硅和非晶硅，每個(gè)材質(zhì)的效率、價(jià)格都不同，可結(jié)合自己的預(yù)算和用電需求來選擇。
以上就是小編分享的全部內(nèi)容了，如果還想了解更多內(nèi)容，或者對(duì)光伏電站建設(shè)感興趣，可以繼續(xù)關(guān)注鷓鴣云，也可以私信評(píng)論小編！
展開 我國科學(xué)家研發(fā)出具有超低熱導(dǎo)率的熱電材料
熱電材料可以實(shí)現(xiàn)熱能和電能之間的相互轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)換效率可以用無量綱的ZT值來衡量，ZT值越大，熱電轉(zhuǎn)換效率越高。目前報(bào)道的熱電材料轉(zhuǎn)換效率較低，尋找具有較低熱導(dǎo)率的材料是提高熱電材料轉(zhuǎn)換效率的一個(gè)重要方法。由于礦石材料具有很低的熱導(dǎo)率，并且價(jià)格低廉而受到科研人員廣泛關(guān)注，其中兩種同構(gòu)同型的礦石材料CuBiS2和CuSbS2的實(shí)驗(yàn)測(cè)量熱導(dǎo)率值差別很大，室溫下CuBiS2的熱導(dǎo)率僅為CuSbS2的1/3，因此探索影響材料低熱導(dǎo)率的物理機(jī)制對(duì)設(shè)計(jì)和尋找新材料具有重要意義。
為此，張永勝研究員課題組的科研人員采用密度泛函理論方法，研究了CuBiS2相對(duì)于CuSbS2具有較低熱導(dǎo)率的物理機(jī)制。研究表明，CuBiS2和CuSbS2中的Bi和Sb原子都含有孤對(duì)電子，而孤對(duì)電子會(huì)導(dǎo)致材料有較強(qiáng)的非簡諧性，進(jìn)而兩種材料都有較低的熱導(dǎo)率。這種孤對(duì)電子和原子振動(dòng)的協(xié)同作用導(dǎo)致CuBiS2相對(duì)于CuSbS2具有更低的熱導(dǎo)率。相關(guān)研究表明，孤對(duì)電子和原子振動(dòng)的協(xié)同效應(yīng)對(duì)聲子非簡諧性有著重要影響。
這一研究成果，將為尋求和設(shè)計(jì)具有超低熱導(dǎo)率和高效率的新型熱電材料提供了嶄新的思路。
來源：新材料技術(shù)前沿
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