Cependant, le développement de Bi₂ Te₃ Les dispositifs thermoélectriques basés sur la technologie sont sérieusement gênés par les faibles propriétés mécaniques et les faibles propriétés TE du Bi₂ de type n. (Te, Se)₃ . Par conséquent, il est important de développer un Bi₂ de type n haute performance. Te₃ matériau polycristallin.

Pour résoudre ce problème, une étude publiée dans la revue Science Bulletin , introduit du Cu supplémentaire dans le Bi₂ classique de type n Te_2.7 Se_0,3 pour optimiser son état de défaut local, et un processus de déformation à chaud en deux étapes a été utilisé pour construire le Bi₂ polycristallin à haute texture. Te_2.7 Se_0,3 matériel.

Cette recherche révèle que le Cu supplémentaire est capable de pénétrer dans les espaces de Van der Waals entre le Te ⁽¹⁾ -Te ⁽¹⁾ couches en Bi₂ Te_2.7 Se_0,3 matrice, supprimant la formation des lacunes anioniques. Cette réduction de la densité des défauts contribue à la clairification du réseau en Cu_0,01 Bi₂ Te_2.7 Se_0,3 , améliorant la mobilité des porteurs de Bi₂ Te_2.7 Se_0,3 à partir de 174 cm ² V ^–1 s ^–1 à 226 cm ² V ^–1 s ^–1 avec 1 % de Cu supplémentaire, ce qui donne un ZT maximum de 1,10 à 348 K.

Par la suite, le Cu_0,01 fritté par SPS Bi₂ Te_2.7 Se_0,3 Le matériau en vrac a subi un processus de déformation à chaud en deux étapes. Puisque le Cu interstitiel peut stabiliser le réseau et supprimer efficacement l’effet de type donneur. La concentration en porteurs de l'échantillon déformé à chaud reste presque inchangée, tandis que l'orientation et la taille de ses grains ont considérablement augmenté, ce qui augmente considérablement la mobilité du porteur, par rapport aux 174 cm ² initiaux. V ^–1 s ^–1 à 333 cm ² V ^–1 s ^–1 , ce qui représente une augmentation de 91 % après le processus de déformation à chaud.

Cette amélioration significative des propriétés électroniques contribue à une amélioration substantielle du ZT pour l’échantillon déformé à chaud. Le ZT_max du Cu texturé_0,01 Bi₂ Te_2.7 Se_0,3 atteint 1,27 à 373 K, et sa valeur ZT moyenne est de 1,22 dans la plage de 300 à 425 K, soit près de deux fois plus que la Bi₂ initiale. Te_2.7 Se_0,3 .

De plus, un dispositif de refroidissement thermoélectrique (TEC) à 127 paires a été fabriqué en utilisant le Cu_0,01 texturé. Bi₂ Te_2.7 Se_0,3 échantillon couplé à du BST commercial de type p. Le module TEC a atteint des différences de température de refroidissement de 65 K et 83,4 K aux températures de pointe (T_h ) de 300 K et 350 K respectivement, ce qui est supérieur au Bi₂ commercial Te₃ modules TEC basés sur . Et un module générateur thermoélectrique (TEG) à 7 paires a été construit en utilisant les mêmes matériaux.

Le module TEG a démontré un rendement de conversion significativement élevé de 6,5 % à une température différente de 225 K, ce qui est comparable à d'autres Bi₂ de pointe. Te₃ -modules TEG basés sur.