Pyrite Bismuth Telluride Heterojunction for Hybrid Electromagnetic to Thermoelectric Energy Harvesting
本文提出冷压制备的FeS₂-Bi₂Te₃肖特基异质结，通过射频吸收产热并由热电层转换能量，实验获得显著温升、热梯度与峰值功率密度。
2025-05-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
NaInX2 (X = S, Se) layered materials for energy harvesting applications: First-principles insights into optoelectronic and thermoelectric properties
本文采用第一性原理方法研究了六角对称（R-3 m）的两种硫系同构材料NaInS 2和NaInSe 2的结构、电子、光学和热电性质。一个非常好的协议已被发现我们的结果与现有的实验和理论。电子能带结构和光学性质表明，所研究的材料具有半导体性质，Na、In和Se原子的s轨道间的强烈杂化使导带底部向下移动，导致NaInSe 2的带隙比NaInS 2的带隙窄。首次详细研究了NaInX_2（X = S，Se）的不同光学性质（介电函数、光电导、吸收系数、反射率、折射率和损耗函数）和热电性质（塞贝克系数、电导率、功率因数和热导率）。结果表明，由于NaInX_2（X = S，Se）具有强烈的层状结构，所有这些性质都具有明显的各向异性。两种化合物在远可见光至中紫外（UV）区域具有强的光学吸收，具有尖锐的峰，而在UV区域反射率较低。计算得到NaInS 2和NaInSe 2在1000 K时沿a轴方向的热电功率因子分别为151.5 μ W/cmK ~ 2和154 μ W/cmK ~ 2，相应的ZT值约为0.70。两种化合物沿a轴的热导率都很高（~22 W/mK），这表明降低这种高热导率对于获得NaInX 2（X = S，Se）化合物的较高ZT值是重要的。
2020-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Geometric Thermoelectric Pump: Energy Harvesting beyond Seebeck and Pyroelectric Effects
提出“几何热电泵”作为第三种热电转换方式，利用温度波动在一般导电系统中通过非平衡热力学几何相位实现电荷重分布，从而将环境温度变化转化为电能。
2023-08-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Thermodynamics of Ionic Thermoelectrics for Low-Grade Heat Harvesting
本综述阐明了离子热电器件（i-TE）的电化学与热力学基础，详细探讨了热离子电容器和热伽伐尼电池，推导出纳入离子传输与电化学反应动力学的改进热电因子Z，并总结了提升热电势的方法及混合器件进展。
2024-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
DFT aided prediction of phase stability, optoelectronic and thermoelectric properties of A2AuScX6 (A= Cs, Rb; X= Cl, Br, I) double perovskites for energy harvesting technology
本文利用DFT系统研究A2AuScX6双钙钛矿卤化物的相稳定性、光电及热电性质，表明其在太阳能电池和热电器件中具有应用潜力。
2023-10-01 cond-mat.mtrl-sci
Facile and time-resolved chemical growth of nanoporous CaxCoO2 thin films for flexible and thermoelectric applications
CaxCoO 2薄膜可用于从室温自供电可穿戴应用（通过从体热收集功率）到从热表面收集能量（例如，热管），如果开发出成本有效且容易的生长技术。在这里，我们展示了一个时间分辨，简便和无配体的软化学方法生长纳米多孔的Ca 0. 35 CoO 2薄膜蓝宝石和云母基板从水基前体油墨，由原位制备的Ca 2 +-DMF和Co2+-DMF配合物。云母用作柔性基底以及用于膜转移的牺牲层。生长的薄膜是定向的，可以承受弯曲应力，直到弯曲半径为15 mm。尽管存在纳米孔，Ca0.35CoO2膜的功率因数被发现是高达0.50 × 10-4 Wm-1 K-2接近室温。本技术简单、快速，可能适合具有成本效益的工业升级。
2019-04-05 cond-mat.mtrl-sci
Temperature Periodic Modulation Doubles the Power Output of Thermoelectric Generators
University of Milano Bicocca（米兰比可卡大学）
本文提出用非正弦周期性温度调制替代正弦调制，使热电发电机功率输出较静止情况提升高达100%，且适用于考虑温度依赖系数的真实材料，为突破热电效率限制提供新路径。
2026-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Efficient and affordable thermomagnetic materials for harvesting low grade waste heat
工业过程释放出大量的废热，这些废热可以用来发电。目前，将低品位废热转化为电仅依赖于热电材料，但这种材料昂贵且热力学效率低。虽然热磁材料可能提供一个有前途的替代方案，但它们的性能仍有待评估，从而阻碍了它们的实际应用。在这里，我们评估热磁材料的效率和成本效益，可用于电机，振荡器和发电机，将废热转换为电力。我们的分析表明，高达几个10 K的温差最好的热磁材料优于热电材料。重要的是，我们发现一些热磁材料的每瓦价格比当今的热电材料低得多，并且可以与传统发电厂竞争。我们在这里介绍的材料库可以选择最好的热磁材料来收集废热，并为其未来的发展提供指导。
2020-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelastic Harvesting Outperforming Thermoelectric Generators Below 100 °C
Helmholtz-Zentrum Dresden–Rossendorf（德累斯顿-罗森多夫亥姆霍兹中心）；TUD Dresden University of Technology（德累斯顿工业大学）；Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden（德累斯顿应用技术大学）
该研究针对低于100°C的低品位废热回收，通过三项系统设计改进研发热弹性 harvestor，其功率密度及单位材料成本功率均优于同类型其他 harvestor 与热电发电机。
2026-08-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomistic mechanisms governing structural stability change of zinc antimony thermoelectrics
热电材料的结构稳定性对于它们的能量收集应用是越来越重要的主题。在这里，我们研究的结构稳定性变化的锌锑在其工作温度的微观机制，使用分子动力学结合实验测量的电导率和热导率。我们的研究结果表明，热输运系数和电输运系数的温度依赖性与结构转变密切相关。这被发现是与一个松弛过程，其中一组Zn原子迁移之间的间隙网站。这种原子迁移逐渐导致整个晶体骨架的稳定结构转变，然后导致$β-$ Zn 4Sb 3在高温下更稳定的晶体结构。
2016-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Designing flexible hard magnetic materials for zero-magnetic-field operation of the anomalous Nernst effect
National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）；Nagoya University（名古屋大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本研究提出了一种设计灵活硬磁材料的策略，通过异质复合材料提升磁性和热电性能，实现异常奈斯特效应在零磁场下的能量收集应用。
2024-12-12 cond-mat.mtrl-sci
A Comprehensive Review of Heat Transfer in Thermoelectric Materials and Devices
固态热电器件目前用于从热电偶传感器到卫星发电机，再到便携式空调和冰箱的各种应用。随着全世界对能源消耗和减少二氧化碳的需求不断增加，热电能转换作为废热收集以及可再生能源发电的潜在候选者受到了越来越多的关注。有效的热电能量转换关键取决于热电材料和器件的性能。在这篇综述中，我们讨论了热电材料和器件中的热传递，特别是声子工程，以降低热电材料的晶格热导率，这需要对纳米级热传导物理有基本的了解。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Creation of flexible spin-caloritronic material with giant transverse thermoelectric conversion by nanostructure engineering
本研究通过纳米结构工程在柔性Fe基非晶材料中引入Cu纳米团簇，在不改变成分的前提下显著提升反常能斯特系数，实现了可与单晶媲美的巨横向热电转换性能，为高性能横向热电器件设计开辟了新途径。
2023-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Discovery of the high thermoelectric performance in low-cost Cu8SiSxSe6-x argyrodites
本文发现低成本Cu8SiSxSe6-x银辉石通过S替代Se稳定高对称立方相并降低晶格热导率，结合Cu偏离调控载流子浓度，使Cu7.95SiS3Se3的ZT达1.45、转换效率达13%，为无Te中温热电应用提供了新选择。
2023-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Localized Radiofrequency Heating for Enhanced Thermoelectric Energy Generation Using Natural Galena Ore
本研究利用局部射频加热提升天然方铅矿的热电性能，实验获得远高于传统值的塞贝克电压与15%的转换效率，模拟验证了机制，为环境热电能量收集提供新策略。
2025-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Data analytics accelerates the experimental discovery of new thermoelectric materials with extremely high figure of merit
热电（TE）材料是目前极少数可持续但可行的能源解决方案之一。能量收集的巨大前景取决于识别/设计具有比目前可用的材料更高效率的材料。然而，由于材料的化学空间广阔，到目前为止，只有一小部分被实验和/或计算扫描。在主动学习框架中采用基于压缩传感的符号回归，我们不仅确定了材料成分的趋势，以获得优异的TE性能，而且还预测和实验合成了几种性能极高的新型TE材料。其中，我们发现Ag $_{0.55}$ Cu $_{0.45}$ GaTe $_2$在827 K下具有高达约2.8的实验优值，这是该领域的突破。所提出的方法证明了材料科学中物理信息描述符的重要性和巨大潜力，特别是对于通常在良好控制条件下从实验中获得的相对较小的数据集。
2021-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Transverse thermoelectric generation using magnetic materials
横向热电效应是指温度梯度转化为横向充电电流，反之亦然，它出现在磁场下的导体或具有自发磁化的磁性材料中。在这些现象中，由于自旋热电子学和拓扑材料科学的迅速发展，磁性材料中的反常能斯特效应从基础物理和热电应用的观点受到越来越多的关注。在这一研究趋势中，热电/磁性混合材料中出现的概念上不同的横向热电转换现象已被证明，能够产生大的横向热电势。本文综述了近年来磁性材料横向温差发电的基础和应用研究进展。我们预计，这种观点将进一步刺激横向热电发电的研究活动，并导致下一代热能收集和热通量传感技术的发展。
2021-04-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Thermoelectric phase diagram of the SrTiO3-SrNbO3 solid solution system
热电能量转换-利用塞贝克效应将废热转换为电能-已经吸引了越来越多的能量收集技术的研究关注。掺铌钛酸锶（SrTi 1-xNbxO 3）是最有前途的热电材料候选者之一，特别是因为与基于重金属元素的材料相比，它造成的环境风险要小得多。二维电子约束，例如通过形成超晶格或二维电子气，被认为是一种有效的策略，以提高热电性能的SrTi 1-xNbxO 3。虽然电子约束与电子结构密切相关，但SrTi_（1-x）Nb_xO_3固溶体系统的基本电子相行为尚未得到全面的研究。在这里，我们提出了一个热电相图的SrTi_（1-x）Nb_xO_3（0.05 =< x =< 1）的固溶体系统，这是我们从外延薄膜的表征。我们观察到两个热电相界的系统，这源于在x ~ 0.3的载流子有效质量的阶梯状减少，并从一个局部的最小载流子弛豫时间在x ~ 0.5。这些相边界的起源被认为与等价/异价B位取代有关：对于x < 0.3的组合物，抛物线Ti 3d轨道主导电子传导，而当x > 0.3时，Nb 4d轨道主导电子传导。在x ~ 0.5时，晶格的四方畸变（其中B位由Ti ~（4+）和Nb ~（4+）离子组成）导致了尾状杂质带的形成，使电子散射最大化。这些结果为进一步研究提高SrTi_（1-x）Nb_xO_3的热电性能奠定了基础。
2017-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Beyond Predicted ZT: Machine Learning Strategies for the Experimental Discovery of Thermoelectric Materials
ICGM, Univ Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心，国立高等化学学院）
本文探讨了机器学习在热电材料实验发现中的应用，指出模型泛化能力不足和热力学稳定性是主要障碍，并提出基于PCA的采样和协同主动学习策略以弥合预测与实验之间的差距。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Thermoelectric degrees of freedom determining thermoelectric efficiency
由于热电效应，热能可以直接转换成电能。由于这种转换实现了清洁能源技术，例如废热回收和能量收集，因此已经做出了大量努力来寻找热电材料。在材料品质因数$zT$代表热电器件的能量转换效率的信念下，半个世纪以来已经探索了各种高峰值-$zT$材料。然而，热电性能随温度$zT$变化很大，因此单个值$zT$不能准确地表示器件效率。在这里，我们表明，热电转换的效率是完全由\emph{three}参数$Z_{\mathrm{gen}}$，$τ$和$β$，我们称之为\emph{thermoelectric degrees of freedom}。$Z_{\mathrm{gen}}$是材料性能的平均值，是传统品质因数的概括。反映材料性质梯度的$τ$和$β$分别与由汤姆逊效应和不对称焦耳热引起的逸出热成比例。我们的发现为实现高热电效率提出了新的方向;增加一个热电自由度可以提高效率。例如，与单一材料腿的最佳效率相比，通过调整分段腿中的热电自由度，热电效率可以提高高达176%。
2023-03-29 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Magnon-induced Giant Anomalous Nernst Effect in Single Crystal MnBi
热电模块是一种很有前途的能量收集和高效冷却方法。除了纵向Seebeck效应，最近利用反常能斯特效应（ANE）的横向器件引起了人们的兴趣。对于高转换效率，要求材料应具有大的ANE热电功率和低电阻，其产物是ANE电导率。ANE通常用Berry曲率的内在贡献来解释。我们的观察表明，外部贡献也很重要。对MnBi单晶的研究表明，在80 K时，在0.6 T下，其ANE热电势高达10 $μ$ V/K，横向热电导率超过40 A/Km。从理论计算的洞察力，我们把这个大ANE主要归因于一个新的平流磁振子的贡献所产生的磁振子电子自旋角动量转移。我们认为，在铁磁材料中引入大的自旋轨道耦合可以通过磁振子的非本征贡献来增强ANE。
2021-12-09 cond-mat.mtrl-sci
Perovskites for Solar and Thermal Energy Harvesting: State of the Art Technologies, Current Scenario and Future Directions
预计太阳能将成为最可行的可持续绿色能源。近年来，钙钛矿作为太阳能收集材料由于其期望的光伏使能特性而获得了显著的研究关注。更有效地使用这些材料的潜在策略可以涉及通过单个设备或采用其中太阳能或热输入提供多个电输出以增强整体能量收集能力的材料的多个能量转换机制。在这种情况下，本综述的重点是钙钛矿，包括有机卤化物钙钛矿和无机氧化物钙钛矿，由于其已被证明的光伏材料的性能和其有趣的潜在附加功能，如铁电性。铁电体是一类特殊的钙钛矿，已被详细研究的光铁性，热电和热电效应和能量存储，我们简要回顾这里。此外，还研究了在钙钛矿材料中同时调整这些机制以用于多种能量转换机制和超高密度电容器和电池应用的存储的可能性，以获得更好的理解并提供新的机会。对所有这些机制和设备前景的理解将启发和指导选择适当的材料和潜在的新颖设计，以便以更有效的方式利用现有的太阳能和热能资源。该综述不仅有助于从现有的钙钛矿材料中选择合适的材料，还将为研究人员开发新材料系统提供展望和帮助。
2017-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Large Nernst effect and field enhanced transversal ZT in ZrTe5
热电材料可以从废热中回收电能，也可以从废热中回收电能，这在绿色能源收集和固态制冷方面具有重要意义。热电优值（zT）量化了能量转换效率，并且大的塞贝克或能斯特效应对于热电器件的开发至关重要。在这里，我们提出了一个显着大的能斯特热电势在拓扑半金属ZrTe 5，这是由于强Berry曲率和双极输运。在T= 100 K和B= 13 T时，最大的面内S_xy（当B//b时）接近1900 μV/K，面外S_xz（当B//c时）达到5000 μV/K。作为z_NT的关键部分，面内S_xy和电阻率\r{ho}_y y随B的线性增加，导致z_NT在高场下几乎线性增加而不饱和。在B=13 T，T= 120 K时，得到最大z_N_T，为0.12，明显优于相同条件下的纵向z_N_T。
2021-03-24 cond-mat.mtrl-sci
Efficient and affordable thermoelectric measurement setup using Arduino and LabVIEW for education and research
Rutgers, The State University of New Jersey（新泽西州立罗格斯大学）；High Technology High School（高等技术高中）；Center for Quantum Materials Synthesis（量子材料合成中心）
本文提出了一种基于Arduino和LabVIEW的低成本热电测量系统，用于测量塞贝克系数和功率因子，适用于教育和研究。
2025-11-20 cond-mat.mtrl-sci physics.ed-ph physics.ins-det
Resonant thermal energy transfer to magnons in a ferromagnetic nanolayer
能量收集是一种现代概念，其通过将热能传递到其他激励来使耗散的热有用。大多数现有的能量收集原理是在连续加热的系统中实现的，例如在热电装置中产生DC电压。在这里，我们提出了高频能量收集的概念，在一个样品中的耗散热激发共振磁振子在5纳米厚的铁磁金属层。样品被重复频率为10 GHz的飞秒激光脉冲激发，在相同频率下产生幅度约为0.1 K的温度调制。交变温度激发铁磁纳米层中的磁振子，通过测量净磁化旋进来检测磁振子。当磁振子频率与光激发共振时，进动幅度增加12倍，表明从晶格到相干磁振子的有效共振热传递。所展示的原理可用于在GHz和亚THz频率范围下操作的各种纳米器件中的能量收集。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Investigating charge carrier scattering processes in anisotropic semiconductors through first-principles calculations: The case of p-type SnSe
有效的从头计算方法计算材料的热电输运性质是非常有益的能量收集技术。BoltzTraP代码已被广泛用于有效地计算热电系数。然而，它的当前版本是公开的，仅基于恒定弛豫时间（RT）近似，这通常不适用于实际材料。在这里，我们扩展了BoltzTraP代码的实现，将现实的k依赖RT模型的温度依赖性的主要散射过程，即，屏蔽极性和非极性散射光学声子，散射声学声子，和散射电离杂质与筛选。我们的RT模型是基于Kohn-Sham特征值及其导数的平滑傅立叶插值，同时考虑到非抛物线性（超越抛物线或凯恩模型），简并性和多重性的能带在同一个立足点，在非常低的计算成本。为了验证我们的方法，我们计算了本征p型和空穴掺杂的硒化锡（SnSe）的低温相（Pnma）的各向异性热电输运性质。我们的结果是在定量协议与实验数据，关于各向异性的热电系数与温度和化学势的演变。因此，从这张照片，我们也得到了在p型SnSe的整体热电输运的主要散射过程的演变和理解。
2020-06-09 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Giant reduction of thermal conductivity in twinning superlattice InAsSb nanowires
本研究通过在III-V族半导体纳米线中引入周期性孪晶面构建孪晶超晶格结构，在保持电输运性质不变的前提下将热导率降低一个数量级，使ZT提升10倍，为高效热电能量收集提供了新型纳米材料。
2022-05-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ternary Alkali Metal Copper Chalcogenides ACuX (A= Na, K and X= S, Se, Te): Promising Candidate for Solar Harvesting Applications
通过DFT计算研究三元碱金属铜硫族化合物ACuX的结构稳定性和电子光学性质，发现其为直接带隙半导体，带隙0.83-2.88 eV，光吸收强，SLME最高18%，并可作为光催化析氢光阴极候选材料。
2023-12-26 cond-mat.mtrl-sci
Structural, electronic, vibrational, optical, piezoelectric, thermal and thermoelectric properties of BCZT from first-principles calculations
本文通过第一性原理计算研究了BCZT钙钛矿的结构、电子、振动、光学、压电、热和热电性质，证实其具有优异的能量收集应用潜力。
2025-03-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
New record of high ZT found in hybrid transition-metal-dichalcogenides
由于热收集的需求，对具有更高品质因数（ZT）的热电器件的探索将永远不会停止。具有电子带隙的单层过渡金属二硫属化物（TMD），即MX2（其中M是过渡金属，X是硫属元素）是已经成为这种研究的焦点的新材料之一。本文采用非平衡格林函数技术结合第一性原理和分子动力学方法，研究了扶手椅型TMD纳米带的热电输运性质.我们发现在800 K下混合MoS 2/MoSe 2纳米带的ZT高达7.4，创造了ZT的新纪录。此外，通过取代X原子的混合界面比通过取代M原子的混合界面更有效地调节ZT。这种高ZT的混合纳米带的起源是晶界的高密度：混合界面急剧降低热导率，而不会对电子电导产生很大的影响。
2016-12-16 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Accurate high-throughput screening of I-II-V 8-electron Half-Heusler compounds for renewable-energy applications
本研究通过第一性原理计算高通量筛选960种I-II-V 8电子半霍斯勒化合物，评估其热电、光电、拓扑绝缘体及透明导体应用潜力，发现多种高性能候选材料。
2019-10-07 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Investigation of CaV$_2$TeO$_8$: A Multifunctional Heteroanionic Oxychalcogenide for Photocatalytic and Thermoelectric Applications
本研究通过第一性原理探究新型异阴离子氧硫族化合物CaV$_2$TeO$_8$的基态、电子、输运及热电性质，证实其兼具光催化析氢潜力与优异热电性能，为能源领域新材料开发提供理论依据。
2025-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Tuning Electrical and Thermal Transport in AlGaN/GaN Heterostructures via Buffer Layer Engineering
在过去十年中，基于氮化镓（GAN）的宽带隙III-V材料系统的进展已经成为实现高功率和高频电子器件的主要驱动力。由于AlGaN/GAN界面处的高导电性二维电子气（2DEG）基于内置极化场（非掺杂）并且被限制在非常小的厚度，因此其载流子与其掺杂对应物相比表现出高得多的迁移率。在这项研究中，我们表明，这种异质结构的材料还提供了独特的能力，操纵电输运分开从热输运通过检查全悬浮AlGaN/GAN隔膜的不同GAN缓冲层厚度。值得注意的是，我们表明，$100$纳米薄GAN层可以大大阻碍热流而不电输运退化，并且在基于2DEG的异质结构中观察到热电优值（$\it zT$）的显著改善（~ $4$ x）。我们还观察到最先进的热电功率因子（$4-7\times$ $10^{-3}$ $\,Wm^{-1}K^{-2}$）在室温下）在该材料系统的2DEG。这种显着的调谐行为和热电增强，阐述了在这里第一次在基于极化的异质结构，是实现的，因为电子是在异质结构的界面，而声子的材料系统内。这些结果突出了在III-V族材料中使用2DEG用于片上热传感和能量收集的潜力。
2018-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-entropy Fe$_2$VAl-based thermoelectric modules with improved conversion efficiency
TU Wien（维也纳工业大学）；UCLouvain（天主教鲁汶大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；Institute of Solid State Physics, TU Wien（维也纳工业大学固体物理研究所）；Institute of Mechanics, Materials, and Civil Engineering, IMAP, UCLouvain（天主教鲁汶大学IMAP力学、材料与土木工程研究所）；Materials Physics Applications – Quantum, Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室量子材料物理应用部门）；German Aerospace Center (DLR) – Institute for Frontier Materials on Earth and in Space（德国航空航天中心地球与太空前沿材料研究所）；Institute of Chemical Technologies and Analytics, TU Wien（维也纳工业大学化学技术与分析研究所）
通过高熵工程优化Fe$_2$VAl基全Heusler化合物的热电性能，实现低热导率和高热电优值，制备的模块在300-673K范围内表现出最高输出功率和最高转换效率之一。
2026-06-16 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Designing a Concentrated High-Efficiency Thermionic Solar Cell Enabled by Graphene Collector
我们提出了一个集中的电子发射太阳能电池的设计，这表明了一个高的太阳能到电能的转换效率大于10%的600太阳下，通过利用特殊的电，热和辐射性能的石墨烯作为集电极。通过构建一个分析模型，明确考虑到非理查森行为的电子发射电流从石墨烯，在真空间隙中的空间电荷效应，和各种不可逆的能量损失的子组件内，我们进行了详细的表征的转换效率限制和电功率输出特性的建议系统。系统地模拟和比较了石墨烯-石墨烯、石墨烯-金刚石和金刚石-金刚石等不同结构的双光子发射体的能量转换效率，结果表明，采用金刚石薄膜作为发射体，石墨烯作为收集体的能量转换效率最高，从而揭示了石墨烯在实现高性能双光子发射太阳能电池中的重要作用。在800个太阳下，其最大效率为12.8%，明显高于现有的几种固态太阳能电池设计，如太阳能驱动的热电转换器和热光伏转换器。因此，我们的工作开辟了新的途径，以提高电子太阳能转换的效率极限和下一代基于新型纳米材料的太阳能收集技术的发展。
2021-02-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
