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2021年02月,课题组李坤财同学Nano Energy文章发表
发布者: 王洪 | 2021-02-01 | 603

王洪教授课题组研发太阳光“热电”发电机

 

热电能量转换技术可实现热能和电能之间的直接相互转换,在废热回收领域有广泛的应用前景和巨大的市场经济价值。据美国能源局(DOE)统计,初级能源使用的过程中有接近66%的能量以废热的形式释放。若能将这些废热回收利用,将有效缓解当前世界范围内的能源危机和环境污染问题。

 

热电能量转换原理

针对传统无机热电材料柔性差、重量大、有毒等缺点,王洪教授课题组开展了柔性有机热电材料及高集成度热电器件的研究,成果受到陕西省和西安交通大学领导的关注。

3月16日,省委书记刘国中赴创新港调研创新驱动发展时关注王洪教授成果

常规光伏器件可将紫外和可见光波段的太阳光转化为电能,但近红外以及更长波段的太阳光转化非常困难。太阳光“热电”发电机(STEG)是一种能够对太阳能进行全光谱利用的能源器件。利用高热电性能的Cu2S-苯酚超晶格(CP-SL)与碳纳米管(CNT)复合材料制备的STEG显示了良好的太阳能全光谱转化的能力和稳定的电流输出。

与同类材料的性能比较

课题组的最新成果显示,有机热电材料在太阳光全光谱转换方面也具有优异的性能(Nano Energy 2021, 84, 105902)。通过在CNT上原位生长CP-SL,在不显著提高热导率的情况下获得高的电导率。表征热电转换性能的ZT值增大了35倍,也是目前报导最好MOF热电材料的3.8倍。

STEG器件的组装示意图及性能测试

将4对冷压成型的p型和n型热电模块与商业蓝膜组装为STEG,将太阳光转化为热能,再由基于Seebeck效应的热电材料将热能转化为电能,实现了对太阳能全光谱的利用。在不同光照强度下研究STEG的输出性能,发现该器件展现出了良好、持久的太阳光-热-电转化能力以及用作光传感器的潜力。