p型(Bi, Sb)2Te3热电材料双掺杂协同缺陷工程实现高性能突破

研究人员通过协同双掺杂与缺陷工程策略，显著提升p型(Bi, Sb)2Te3热电性能。Yb掺杂诱导能带分裂获得53 μW cm?1 K?2功率因子，Sn掺杂构建共振能级，微观缺陷协同抑制晶格热导率，最终实现zT值1.48（373 K），发电模块转换效率达6.35%，为热电材料应用提供新方案。

　　

通过创新性双掺杂与缺陷工程策略，p型铋碲基热电材料（Bi,Sb）₂Te₃的性能获得突破性提升。研究团队在Bi_0.4Sb_1.6Te₃合金中引入微量镱（Yb）元素，成功诱导能带分裂，显著增强电传输性能，室温下获得53 μW cm^?1 K^?2的优异功率因子（power factor），并在373 K时实现1.46的热电优值（figure of merit, zT）。进一步引入锡（Sn）掺杂形成共振能级，协同优化电子结构。

微观结构分析揭示，材料中晶界、纳米级析出相与堆垛缺陷的共存大幅增加声子散射位点，有效将晶格热导率（lattice thermal conductivity）降至极低水平。最终钇锡共掺杂样品在373 K时zT峰值达1.48。基于该材料研制的单腿发电模块在214 K温差下实现6.35%的能量转换效率；八对制冷模块在350 K热负载时达到75.8 K的制冷温差，展现出强大的应用潜力。