Очищенный от примесей сульфид селена оказался эффективным термоэлектриком
Ученые из Германии, Кореи и США сумели очистить селенид олова от примесей оксида олова и получить материал с рекордной термоэлектрической эффективностью. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials.
Термоэлектриками называют материалы, в которых под действием градиента температур возникает разность потенциалов. Все процессы производства и транспортировки сопровождаются потерей энергии, которая рассеивается в виде тепла, а с помощью термоэлектриков можно вернуть часть этой энергии, превратив ее в электричество. Однако, выбор эффективных и доступных термоэлектриков пока что весьма ограничен. Для оценки эффективности таких материалов используют безразмерный коэффициент ZT, вычисляемый по формуле:ZT=S2σT / κtot (где S — коэффициент Зеебека, σ — электропроводность,T — температура, a κtot — теплопроводность).
Чем выше ZT, тем больше электроэнергии можно получить с помощью термоэлектрического преобразования.Самые популярные термоэлектрики на основе теллурида свинца и стронция PbTe-SrTe имеют ZT около 2,2 — 2,5. Недавно внимание ученых привлек новый термоэлектрик, селенид олова SnSe с высоким коэффициентом Зеебека — у этого материала ZT доходит до 2,8. Однако, дальнейшие исследования показали, что эффективными термоэлектриками могут быть только монокристаллы SnSe, а более доступный поликристаллический SnSe имеет слишком высокую теплопроводность и для эффективного превращения тепла в электричество не подходит.
В 2017 году Чон Ин (In Chung) из Сеульского университета и его коллеги выяснили, что причина высокой теплопроводности SnSe в примесях оксидов и гидроксидов олова, которые аккумулируются на границах зерен. Теплопроводность диоксида олова SnO