Pouvez-vous imaginer recharger votre téléphone portable en utilisant simplement votre chaleur corporelle ? Cela peut encore sembler plutôt futuriste, mais la thermoélectricité peut le faire. La thermoélectricité consiste à transformer la chaleur en énergie utile, principalement à l'aide de matériaux inorganiques.

En raison de leur flexibilité mécanique, de leur légèreté et de leur faible conductivité thermique, les semi-conducteurs organiques sont devenus un système de matériaux prometteur, en particulier pour les applications thermoélectriques flexibles. Un dopage efficace pour la création de porteurs de charge est la clé des performances des dispositifs thermoélectriques. Le dopage massif classique introduit typiquement un désordre à forte concentration de dopage limitant la conductivité électrique.

"Dans notre étude, nous avons utilisé l'approche de dopage par modulation pour les films minces organiques hautement ordonnés, où l'impureté dopante est séparée du canal de conduction. Avec cette méthode, nous sommes en mesure d'obtenir un dopage très efficace même à des densités de dopage élevées sans influencer le transport de charge dans les couches minces », explique le premier auteur, le Dr Shu-Jen Wang de l'Institut de physique appliquée de l'Université technique de Dresde.

L'équipe autour du professeur Karl Leo a étudié la charge et le transport thermoélectrique dans des cristaux de couche mince de rubrène à grande surface dopés par modulation avec différentes phases cristallines. Ils ont pu montrer que le dopage par modulation permet d'atteindre des efficacités de dopage supérieures même pour des densités de dopage élevées, lorsque le dopage massif conventionnel se heurte au régime de réserve. Le rubrène orthorhombique dopé par modulation permet d'obtenir des facteurs de puissance thermoélectrique bien améliorés.

"Nos résultats montrent que le dopage par modulation associé à des films semi-conducteurs organiques cristallins à haute mobilité est une nouvelle stratégie pour obtenir des thermoélectriques organiques hautes performances. Le principal avantage de la technique de dopage par modulation est d'éviter la diffusion d'impuretés ionisées dans la bande interdite étroite non dopée hautement ordonnée. semi-conducteur permettant à la fois à la concentration et à la mobilité des porteurs d'être maximisées de manière indépendante », déclare Shu-Jen Wang.

Le professeur Karl Leo ajoute que leur "travail ouvre de nouvelles voies pour réaliser des dispositifs thermoélectriques flexibles qui permettent de générer directement de l'énergie électrique à partir de la chaleur de manière élégante et efficace. Nous pensons que notre travail stimulera d'autres travaux sur les thermoélectriques organiques à haute performance utilisant la modulation approche de dopage avec des semi-conducteurs organiques à haute mobilité."

La recherche a été publiée dans Science Advances . + Explorer plus loin

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