室温自发硫掺杂Ag2Se柔性热电材料：低能耗制备与高性能能量转换

本文创新性地提出室温自发硫掺杂策略，通过Lewis碱配体（Na2SO3）诱导形成S-Se键，实现Ag2Se的低温可控掺杂（TE材料），其柔性薄膜功率因子（PF）达915 μW m-1 K-2，六臂热电器件（TEG）在ΔT=38.7 K时输出27.84 nW功率，为可穿戴设备供能提供绿色解决方案。

　　

Highlight

本研究突破传统高温掺杂限制，开发室温自发硫掺杂技术：以AgCl为原料，利用亚硫酸钠（Na₂SO₃）作为Lewis碱配体，与SeO₂自发形成硒中心硫族键（S-Se键），实现硫原子在晶体表面的原位吸附。通过调控前驱体S/Se比例，成功合成硫含量可调的S:Ag₂Se材料，其丝网印刷制备的柔性热电薄膜展现915 μW m^-1 K^-2的优异功率因子（PF），创室温制备Ag₂Se/聚合物薄膜性能纪录。

Results and Discussion

通过调整前驱体组分原子比，系统研究材料热电性能调控机制。XRD分析显示（图2），未添加Na₂SO₃的样品（Powder 0）无Ag₂Se特征峰，证实硫掺杂对晶体形成的关键作用。

Conclusions

该工作发展的室温自发掺杂策略，实现硫含量6.93%的S:Ag₂Se低温可控合成，其柔性薄膜功率因子显著优于同类室温制备材料。基于优化薄膜组装的六臂热电器件（TEG）在38.7 K温差下产生27.84 nW最大输出功率，为可穿戴设备低品位热能收集提供高效解决方案。