基于Seebeck效应和Peltier效应的碲化铋系热电材料（TE）能够直接和可逆地将热能转化为电能，在能量收集和固态制冷机方面具有巨大的潜力。然而，由无量纲品质因数（dimensionless figure-of-merit）（ZT）决定的低转换效率限制了它们的广泛应用。最大化ZT需要提高功率因数（PF=S²σ）和降低热导率，然而由于电导率和热导率的相互依赖，ZT的显著提高一直是一个巨大的挑战。

近日，澳大利亚伍仑贡大学Xiaolin Wang报道了一种新的策略，通过在Bi_0.5Sb_1.5Te₃（BST）中加入少量无毒、轻质的非晶态纳米硼（B）粒子，在显著提高PF的同时降低κ_L。

文章要点

1）掺硼（BST/B）后的BST复合材料在375 K时的ZT值达到了创纪录的1.6。

2）BST/B中TE性能的显著提高可以归因于以下协同策略：i）通过各种声子散射结构（如无定形B夹杂物、原位高密度的纳米沉淀物和与严重晶格应变相关的位错网络）阻断光谱声子输运，显著降低κ；ii）增强σ并略微降低S，从而导致较高的PF。

Guangsai Yang, et al, Ultra-High Thermoelectric Performance in Bulk BiSbTe/Amorphous Boron Composites with Nano-Defect Architectures, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202000757

https://doi.org/10.1002/aenm.202000757