高度集成的GeTe薄膜热电器件，适用于极端环境

《Journal of Materials Chemistry A》：Highly integrated GeTe thin-film thermoelectric devices for extreme environments

高效自供电热电薄膜器件研究显示，通过Bi掺杂优化Ge0.98Bi0.02Te和Ag2Se薄膜的垂直结构组合，可在户外条件下实现32K温差、25.7mV cm-2开路电压密度及2.5mW cm-2功率密度，其自清洁太阳能吸收层在沙漠等极端环境中仍保持稳定性能，为可持续能源收集提供新方案。

　　

热电薄膜在自供电设备应用中展现出巨大的潜力。然而，其较低的集成密度成为实现高电输出的主要挑战。在此，我们展示了一种高度集成、垂直结构的热电薄膜器件，该器件由p型Ge_0.98Bi_0.02Te和n型Ag₂Se薄膜组成。经过优化的Ge_0.98Bi_0.02Te薄膜在室温下的功率因子高达约26.1 μW cm^-1 K^-2，这归功于Bi掺杂有效降低了载流子浓度。当与自清洁太阳能吸收器结合使用时，该器件能够高效捕获太阳能，在户外条件下使热电部件两侧产生32 K的明显温差。2025年6月2日，在中国深圳（东经114.31°，北纬22.59°）的条件下，由于Ge_0.98Bi_0.02Te和Ag₂Se薄膜在室温下的优异热电性能以及约4.4对/平方厘米的高器件集成密度，该器件实现了约25.7 mV cm^-2的开路电压密度和约2.5 mW cm^-2的功率密度。此外，自清洁太阳能吸收器增强了环境适应性，即使在恶劣的沙漠环境中也能保持稳定的性能。这些发现凸显了基于GeTe的热电薄膜在可持续能源收集和发电方面的潜力，尤其是在极端气候条件下。