Журнал наноматериалов и молекулярных нанотехнологий

Эффективные методы улучшения электропроводности и коэффициента Зеебека термоэлектрических пленок PEDOT: PSS

Цзяньвэй Сюй

Термоэлектрическое преобразование энергии, преобразующее отработанное тепло в электричество, привлекло большое внимание как потенциальная технология чистой энергии. Производительность термоэлектрических материалов определяется безразмерным показателем качества (ZT), который равен σS2T/κ, где κ — теплопроводность, S — коэффициент Зеебека, а σ — электропроводность. σS2 ^{обозначает} коэффициент мощности. Несмотря на то, что для достижения высоких значений ZT необходимы низкий k и высокий PF, противоречивое соотношение между S и σ ограничивает дальнейшую модуляцию ZT термоэлектрических материалов. Проводящие полимеры обещают стать следующим поколением термоэлектрических материалов. Они имеют изначально низкий κ и потенциально высокий σ, экономическую эффективность, большую площадь обработки и простой синтез. Проводящие полимеры широко исследовались в качестве термоэлектрических материалов. Среди изученных полимерных термоэлектрических материалов особый интерес представляет поли(3,4-этилендиокситиофен):поли(стиролсульфонат) (PEDOT:PSS). Он термостабилен, пригоден для обработки водой и может быть высокоэлектропроводным после обработки. Сообщалось, что σ пленок PEDOT:PSS может быть значительно улучшена различными методами последующей обработки для увеличения концентрации носителей заряда. Однако этот высокий уровень легирования приводит к небольшому значению S из-за дополнительного носителя заряда, и, следовательно, требуются соответствующие методы, которые увеличивают значение S. Более того, более ранние исследования уже показали, что коэффициент мощности может быть улучшен путем регулирования уровня окислительно-восстановительного потенциала с помощью электрохимических или химических методов, оптимизирующих термоэлектрические свойства посредством контроля концентрации носителей заряда. С другой стороны, химические вещества, используемые для улучшения термоэлектрических свойств, в основном токсичны, и их широкомасштабного использования следует избегать из-за проблем безопасности и окружающей среды. В этой работе будет сообщено о нескольких химических веществах для настройки уровня окисления пленок PEDOT:PSS и повышения их электропроводности, коэффициента Зеебека и экологической стабильности.