改进材料点亮更好太阳能科技的未来

一个研究团队已经成功改良一种普通半导体材料的热电性能高达90%，开启了通向更加清洁、能效更高的汽车排气系统、发电厂和太阳能技术的可能性。

研究团队应用了高级纳米技术来改进P型half-Heusler，一种常规的大型半导体化合物的相关热电表现。

起初，研究者们通过一个叫做弧熔化的过程打造合金锭。然后这些锭由球研磨机磨成非常精致的纳米级粉末。然后使用一个叫做热轧的的高压冶炼过程来将纳米级粉末制成固体形态。

研究者们实施了传输性能测量方法和微观结构研究来测定产出材料的传导能力和结构性能。结果显示该材料具有更高的将热转化成电伏的能力。这是由其热电优值的增加指示的。

之前，half-Heusler记录在案的热电优值的峰值是700摄氏度下的0.5。该过程有效的将该材料同等温度下的优值增加到0.8。

研究者们解释说热电优值的改进得益于更低的热传导率，而这又是由材料中晶粒界限和缺陷的增强声子散射造成的。

此外，该材料也具有更高的热电能力，这是由其高Seebeck系数表征的。

团队成员，波士顿学院物理研究员Yan Xiao认为，优值的戏剧性增加可能成为更清洁的汽车排期系统、发电厂和能效更高的太阳能技术发展的关键。

而且，据报道应用在这一过程的该材料的配置技术比传统的技术节约时间和成本。

“这种方法成本更低而且能够被应用于更大规模的生产。”研究团队成员之一波士顿学院物理学教授Ren Zhifeng指出。

“这代表了存在一种机会使用合理的成本来改善热电材料的性能。”他补充说。

目前，波士顿学院和麻省理工学院的研究者们寻求在热轧过程中防止晶粒增长，这也正是half-Huesler热传导率仍然较高的原因。

“当晶粒的平均大小达到100纳米以下时，热传导率会更低，热电性能会更好。”Ren先生解释说。

研究团队的成员还来自麻省理工学院、克莱姆森大学和弗吉尼亚大学。