Исследователи из Великобритании и Италии разработали новые материалы, которые могут удешевить процесс преобразования тепловой энергии в электрическую. Их статья опубликована в журнале Nature Communications.

В своих работах ученые часто предлагают галогенидные перовскиты в качестве аналогов существующих термоэлектрических материалов. Но оказалось, что, несмотря на сверхнизкую теплопроводность, применение этих материалов в качестве преобразователей энергии очень ограничено. Это связано с низкой плотностью носителей заряда в галогенидных перовскитах и высокой устойчивостью к образованию дефектов.

В новой работе химики провели серию экспериментов на тонких пленках иодида цезия-олова, чтобы проверить его способность преобразовывать электрический ток в тепло. Исследователи обнаружили, что они были в состоянии улучшить термоэлектрические свойства материалов, комбинируя методы, которые включали частичное окисление и введение дополнительных элементов в материал.

«В течение многих лет галогенидные перовскиты использовались в качестве перспективных термоэлектрических материалов. Но в то время как моделирование показало, что они имеют хорошие термоэлектрические свойства, реальные экспериментальные данные не оправдали этих ожиданий, — отмечает один из исследователей, член Лондонского королевского общества и сотрудник Лондонского университета королевы Марии Оливер Фенвик. — Мы успешно использовали методы легирования — введения примеси, — чтобы настроить и улучшить термоэлектрические свойства иодида цезия-олова, открывая возможности его использования в качестве термоэлектрического материала».

Ученые использовали три разных метода вакуумного термического осаждения для получения пленок из перовскитов. После этого авторы исследовали структуру кристаллической решетки в полученных пленках и их физические свойства. Это позволило ученым выявить наиболее эффективный метод синтеза, который позволяет получить материал с наилучшими характеристиками.

В результате своей работы исследователи смогли добиться повышения показателя ZT, который обычно используется для характеристики способности материала преобразовывать тепловую энергию в электрическую.