自供电技术对于物联网时代可穿戴设备和柔性电子器件的流分离提料牛发展具有重要意义，半导体热电材料具有的柔性塞贝克效应能够将低品位热量（如人体热量或环境热量）直接转换为电能实现自供电。n型Ag2Se薄膜是薄膜室温及近室温区内的高性能热电材料之一。然而，热电性Ag2Se的流分离提料牛低载流子迁移率限制了其高电导率和高功率因数的进一步提升，进而使其作为柔性热电器件应用时表现出不够高的柔性休闲娱乐场所推荐 非常好功率密度。
针对这一问题，薄膜陕西科技大学张荔副教授和昆士兰科技大学陈志刚教授提出了一种载流子分离的热电性新策略用于提升Ag2Se薄膜的电导率和功率因数，将绝缘电子供体聚乙烯亚胺（PEI）与Ag2Se复合，流分离提料牛 其中PEI的柔性不均匀分布可以吸引n型Ag2Se基体中的空穴，而分离的薄膜少数载流子基于库仑斥力能够避免对n型Ag2Se中电子显著散射，进而优化载流子迁移率，热电性实现了Ag2Se基热电薄膜创纪录的流分离提料牛载流子迁移率~1551.99 cm2 V−1 s−1和优异的功率因子~22.39 W m−1 K−2。同时，柔性该复合薄膜在6 mm弯曲半径1000次弯曲后电阻仅降低了6.5 %，薄膜家居园艺 极出彩表现出优异的柔性。此外，该复合薄膜组装的柔性热电器件表现出73.93 W m−2的优异归一化功率密度，高于已报道的其他Ag2Se基热电薄膜器件。相关研究发表于《Advanced Energy Materials》。
图1、Ag2Se基体的家居园艺 特超群结构和组成：a）x mol% PEI/Ag2Se（x=0、6、12、18）薄膜的X射线衍射（XRD）图谱；6 mol% PEI/Ag2Se复合薄膜中b）Ag元素和c）Se元素扫描的X射线光电子能谱（XPS）图谱；d）6 mol% PEI/Ag2Se复合薄膜的背散射电子（BSE）图像和相应的能量色散谱（EDS）图谱；e）x mol% PEI/Ag2Se（x=0、6、12、18）薄膜的BSE图像和f）取点处的典型EDS图谱；g）EDS统计分析x mol% PEI/Ag2Se（x=0、6、12、18）薄膜的Ag/Se比值；h）6 mol% PEI/Ag2Se复合薄膜的高分辨率透射电子显微镜（TEM）图像和相应的i）快速傅里叶变换（FFT）图像。
图2、PEI在复合薄膜中的分布：a）EDS统计分析了x mol% PEI/Ag2Se（x=0、6、12、18）薄膜的C元素化学计量比；b）原始Ag2Se薄膜和6 mol% PEI/Ag2Se复合薄膜（插图显示了PEI的结构式）的傅里叶变换红外（FTIR）光谱；c）x mol% PEI/Ag2Se（x=0、6、12、18）薄膜的扫描电子显微镜（SEM）图像；d）PEI不均匀分布的形成过程：d1）6 mol% PEI/Ag2Se纳米线的高分辨TEM图像，d2）退火过程中PEI/Ag2Se纳米线生长的示意图，d3）6 mol% PEI/Ag2Se复合薄膜的高分辨TEM图像。
图3、PEI/Ag2Se复合薄膜的载流子传输特性、表面电势和机理：x mol% PEI/Ag2Se（x=0、6、12、18）薄膜在300 K时的a）电导率（σ），b）载流子浓度（n）和c）载流子迁移率（μ）；6 mol% PEI/Ag2Se复合薄膜的d）原子力显微镜（AFM）相图和e）开尔文探针力显微镜（KPFM）电势图像；f）载流子分离策略示意图。
图4、PEI/Ag2Se复合薄膜的热电性能和弯曲稳定性：x mol% PEI/Ag2Se（x=0、6、12、18）薄膜在300 K时的a）Seebeck系数（S），b）由单抛物带（SPB）模型计算的n相关|S|与实验测量值的比较，c）功率因子（S2σ）；d）6 mol% PEI/Ag2Se复合薄膜的σ、μ和e）S2σ与文献值的比较；f）x mol% PEI/Ag2Se（x=0、6）薄膜在半径为6 mm时弯曲1000次后电阻的变化。
图5、6 mol% PEI/Ag2Se薄膜组成的柔性热电器件（FTED）的性能：a）不同ΔT开路电压（Voc）的理论值和测量值随温差ΔT的变化，插图显示了FTED的光学照片；不同ΔT下测量的b）输出电压（Voutput）和c）输出功率（P）与负载电流（I）函数；d）最大输出功率密度（ωmax）与ΔT的函数；e）基于PEI/Ag2Se复合薄膜的FTED的归一化ω与文献值的比较；f）PEI/Ag2Se基FTED的实际应用场景及相应的红外图像。
原文链接：https://doi.org/10.1002/aenm.202401890