用于柔性电子设备中协同能量收集与存储的热电掺银Bi2Se3异质结构薄膜

《Advanced Materials Technologies》：Thermoelectric Ag-Doped Bi2Se3 Heterostructure Films for Synergistic Energy Harvesting and Storage in Flexible Electronics

Ag掺杂策略显著提升Bi2Se3薄膜热电性能，功率因子达252.6 μW m?1K?2，兼具优异柔韧性和稳定性（2000次弯曲后导电性下降7%），验证其在可穿戴设备、便携式能量收集及新兴光电转换、电化学储能系统中的广阔应用前景。

　　

摘要

针对传统Bi₂Te₃热电（TE）材料的高成本和毒性问题，本研究采用阳离子掺杂策略显著提升了Bi₂Se₃薄膜的热电性能，在440 K时实现了252.6 μW m^?1K^?1的功率因子，这是通过湿化学方法合成的基于Bi₂Se₃的柔性热电薄膜中的最高值。这一性能提升归因于Ag掺杂导致的电导率增加以及能量过滤效应和掺杂效应的协同作用。此外，掺杂了Ag的Bi₂Se₃薄膜具有优异的柔韧性和稳定性，在经过2000次弯曲（弯曲半径为4毫米）后仅电导率下降了7%。基于该薄膜制作的柔性热电发电机在33.5 K的温度梯度下可输出123.4 μW cm^?1的功率密度，验证了其在热电转换方面的有效性。除了传统的可穿戴和便携式能量收集与传感应用外，该薄膜在光电转换和电化学储能系统等新兴领域也具有巨大潜力。其优异的热电性能、柔韧性、成本效益以及多功能性使其成为下一代能量转换与存储技术的一个有前景的候选材料。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。