一种热电材料及其制备方法以及热电器件与流程

本发明涉及一种热电材料及其制备方法以及热电器件，更具体地，涉及一种包括双相的热电材料及其制备方法以及热电器件。

背景技术：

1、近年来，能源消费的不断增长和日益严峻的环境问题引起了人们的广泛关注。为了克服即将到来的能源危机，开发可持续的、生态友好的能源资源具有重要意义。基于热电直接能量转换的热电材料和包括其的器件被认为是应对全球能源困境的一种很有前途的选择。snse在实现高性能、低毒热电器件方面具有广阔的应用前景，近年来受到广泛关注。

2、尽管snse单晶具有很高的热电性能，但是由于其苛刻的生长技术、潜在的高成本和较差的力学性能，它们不适合用于热电器件。因此，多晶snse成为一个很好的替代品。多晶snse的主要问题在于其在800k以下的热电性能相对较低，力学性能较低。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、根据本发明的第一方面，提供一种热电材料，所述热电材料包括多晶snse，其中，多晶snse按多晶snse的相的总数量计包括1％-10％的立方相和90％-99％的正交相。

3、根据本发明的实施例，多晶snse在750k的温度下可以具有至少2的zt值，并且多晶snse可以具有至少1.5gpa的硬度和至少103mpa的抗压强度。

4、根据本发明的实施例，所述热电材料可以由多晶snse组成。

5、根据本发明的实施例，多晶snse可以为p型半导体。

6、根据本发明的实施例，多晶snse可以具有2.8×1019cm-3的空穴浓度。

7、根据本发明的第二方面，提供一种热电器件，所述热电器件包括：如上所述的热电材料作为p型支腿；以及n型支腿。

8、根据本发明的实施例，n型支腿可以包括在773k的温度下具有1.2的zt的方钴矿材料。

9、根据本发明的第三方面，提供一种制备热电材料的方法，所述方法包括以下步骤：将硒前驱体、锡前驱体和立方相触发剂溶于有机溶剂中，以得到混合溶液；向混合溶液中加入ph调节剂，并且搅拌均匀；将混合溶液在预定温度下加热预定时间，以得到包含产物的混合物；以及将包含产物的混合物离心，洗涤，干燥，并且放电等离子烧结，从而得到热电材料。

10、根据本发明的实施例，硒前驱体可以包括na2seo3，锡前驱体可以包括sncl2·2h2o，立方相触发剂可以包括crcl3。

11、根据本发明的实施例，ph调节剂可以包括naoh。

12、根据本发明的实施例，预定温度可以为200℃-260℃，预定时间可以为45h-50h。

13、根据本发明的实施例，可以在55℃-65℃的温度下保持24h来执行干燥的步骤。

14、根据本发明的实施例，可以在570℃-580℃的温度下以60mpa-80mpa的压力执行放电等离子烧结的步骤。

15、本发明具有以下的有益效果：

16、根据本发明的热电材料包括1％-10％的立方相，因此因立方相引发的sn空穴浓度达到2.8×1019cm-3的最佳水平，热电功率因子在750k时提高到8.0μwcm-1k-2，从而在该温度下具有较高的热电性能；

17、根据本发明的热电材料具有约1.5gpa的高硬度和约103mpa的高抗压强度，因此，其具有高的机械性能；

18、包括根据本发明的热电材料的热电器件在500k温差下能够提供约9％的能量转换效率，因此，该热电材料的热电能量转换效率高；

19、根据本发明的制备热电材料的方法的重复性高，稳定性好。

技术特征：

1.一种热电材料，所述热电材料包括多晶snse，

2.根据权利要求1所述的热电材料，其中，所述多晶snse在750k的温度下具有至少2的zt值，并且所述多晶snse具有至少1.5gpa的硬度和至少103mpa的抗压强度。

3.根据权利要求1所述的热电材料，其中，所述热电材料由多晶snse组成。

4.根据权利要求1所述的热电材料，其中，所述多晶snse为p型半导体。

5.根据权利要求1所述的热电材料，其中，所述多晶snse具有2.8×1019cm-3的空穴浓度。

6.一种热电器件，所述热电器件包括：

7.根据权利要求6所述的热电器件，其中，n型支腿包括在773k的温度下具有1.2的zt的方钴矿材料。

8.一种制备热电材料的方法，所述方法包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，硒前驱体包括na2seo3，锡前驱体包括sncl2·2h2o，立方相触发剂包括crcl3。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，ph调节剂包括naoh。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，预定温度为200℃-260℃，预定时间为45h-50h。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，在55℃-65℃的温度下保持24h来执行干燥的步骤。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，在570℃-580℃的温度下以60mpa-80mpa的压力执行放电等离子烧结的步骤。

技术总结
本发明提供一种热电材料及其制备方法以及热电器件。所述热电材料包括多晶SnSe，其中，多晶SnSe按多晶SnSe的相的总数量计包括1％‑10％的立方相和90％‑99％的正交相。根据本发明的热电材料包括1％‑10％的立方相，使得该热电材料具有超高热电性能，具有高的机械性能，并且具有高热电能量转换效率。

技术研发人员：刘伟迪,史晓磊,刘宏强,侯环宇,田京雷,郝良元,陈志刚
受保护的技术使用者：河钢集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17