Journal des nanomatériaux et de la nanotechnologie moléculaire

Méthodes efficaces pour améliorer la conductivité électrique et le coefficient Seebeck du PEDOT thermoélectrique : films PSS

Jianwei Xu

La conversion de l'énergie thermoélectrique qui convertit la chaleur perdue en électricité a attiré beaucoup d'attention en tant que technologie potentielle d'énergie propre. La performance des matériaux thermoélectriques est déterminée par le facteur de mérite sans dimension (ZT), qui est égal à σS2T/κ où κ est la conductivité thermique, S est le coefficient Seebeck et σ est la conductivité électrique. Le σS2 ^représente le facteur de puissance. Même si un faible k et un PF élevé sont nécessaires pour atteindre des valeurs ZT élevées, la relation conflictuelle entre le S et le σ limite la modulation ultérieure du ZT des matériaux thermoélectriques. Les polymères conducteurs promettent d'être la prochaine génération de matériaux thermoélectriques. Ils ont un κ intrinsèquement faible et un σ potentiellement élevé, une rentabilité, un traitement sur de grandes surfaces et une synthèse facile. Les polymères conducteurs ont été largement étudiés en tant que matériaux thermoélectriques. Parmi les matériaux polymères TE étudiés, le poly(3,4-éthylènedioxythiophène):poly(styrènesulfonate) (PEDOT:PSS), est particulièrement intéressant. Français Il est thermiquement stable, transformable à l'eau et peut être hautement conducteur d'électricité après post-traitement. Il a été rapporté que le σ des films PEDOT:PSS peut être grandement amélioré par diverses méthodes de post-traitement pour augmenter la concentration de porteurs de charge. Cependant, ce niveau de dopage élevé entraîne une faible valeur S en raison du porteur de charge supplémentaire et, par conséquent, des méthodes appropriées qui améliorent la valeur S sont nécessaires. De plus, des études antérieures ont déjà montré que le facteur de puissance pouvait être amélioré en régulant le niveau redox par des méthodes électrochimiques ou chimiques optimisant les propriétés thermoélectriques grâce au contrôle de la concentration de porteurs de charge. D'autre part, les produits chimiques utilisés pour améliorer les propriétés thermoélectriques sont pour la plupart toxiques et leur utilisation à grande échelle doit être évitée en raison de problèmes de sécurité et d'environnement. Ce travail présentera plusieurs produits chimiques pour ajuster le niveau d'oxydation des films PEDOT:PSS et améliorer leur conductivité électrique, leur coefficient Seebeck et leur stabilité environnementale.