ナノマテリアルと分子ナノテクノロジーのジャーナル

熱電PEDOT:PSSフィルムの電気伝導率とゼーベック係数を改善する効果的な方法

徐建偉

廃熱を電気に変換する熱電変換は、潜在的なクリーンエネルギー技術として大きな注目を集めています。熱電材料の性能は、σS2T/κ に等しい無次元性能指数 (ZT) によって決定されます。ここで、κ は熱伝導率、S はゼーベック係数、σ は電気伝導率です。σS ^{2 は}パワーファクターを表します。高い ZT 値を達成するには低い k と高い PF が必要ですが、S と σ の間に矛盾する関係があるため、熱電材料の ZT をさらに調整することはできません。導電性ポリマーは、次世代の熱電材料として有望です。導電性ポリマーは、本質的に低い κ と潜在的に高い σ、コスト効率、大面積処理、および容易な合成を備えています。導電性ポリマーは、熱電材料として広く研究されてきました。研究されたポリマー TE 材料の中で、ポリ (3,4-エチレンジオキシチオフェン):ポリ (スチレンスルホン酸) (PEDOT:PSS) は特に興味深いものです。 PEDOT:PSS は熱的に安定で、水処理が可能であり、後処理により高い導電性が得られます。PEDOT:PSS フィルムの σ は、さまざまな後処理方法で電荷キャリア濃度を高めることで大幅に向上できることが報告されています。ただし、この高いドーピング レベルでは余分な電荷キャリアが存在するため S 値が小さくなるため、S 値を高める適切な方法が必要です。さらに、以前の研究では、電荷キャリア濃度の制御によって熱電特性を最適化する電気化学的または化学的方法によって酸化還元レベルを調整することで、出力係数を改善できることがすでに示されています。一方、熱電特性の向上に使用される化学物質はほとんどが有毒であり、安全性と環境の問題から大規模使用は避けるべきです。この研究では、PEDOT: PSS フィルムの酸化レベルを調整し、電気伝導率、ゼーベック係数、環境安定性を高めるためのいくつかの化学物質について報告します。