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Photonic Curing Enables Ultrarapid Processing of Highly Conducting β-Cu2δSe Printed Thermoelectric Films in Less Than 10 ms

Mallick, Md Mofasser ORCID iD icon 1; Franke, Leonard 1; Rösch, Andres Georg ORCID iD icon 1; Geßwein, Holger 2; Eggeler, Yolita M. ORCID iD icon 3; Lemmer, Uli 1,4
1 Lichttechnisches Institut (LTI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract (englisch):

It has been a challenge to obtain high electrical conductivity in inorganic printed thermoelectric (TE) films due to their high interfacial resistance. In this work, we report a facile synthesis process of Cu–Se-based printable ink for screen printing. A highly conducting TE β-Cu2−δSe phase forms in the screen-printed Cu–Se-based film through ≤10 ms sintering using photonic-curing technology, minimizing the interfacial resistance. This enables overcoming the major challenges associated with printed thermoelectrics: (a) to obtain the desired phase, (b) to attain high electrical conductivity, and (c) to obtain flexibility. Furthermore, the photonic-curing process reduces the synthesis time of the TE β-Cu2−δSe film from several days to a few milliseconds. The sintered film exhibits a remarkably high electrical conductivity of ∼3710 S cm–1 with a TE power factor of ∼100 μW m–1 K–2. The fast processing and high conductivity of the film could also be potentially useful for different printed electronics applications.

Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM)
Lichttechnisches Institut (LTI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 15.03.2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2470-1343
KITopen-ID: 1000143751
HGF-Programm 38.01.02 (POF IV, LK 01) Materials and Interfaces
Erschienen in ACS Omega
Verlag American Chemical Society (ACS)
Band 7
Heft 12
Seiten 10695–10700
Projektinformation EXC 2082; 3DMM2O (DFG, DFG EXSTRAT, EXC 2082/1)
Vorab online veröffentlicht am 14.03.2022
Nachgewiesen in Dimensions
OpenAlex
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Globale Ziele für nachhaltige Entwicklung Ziel 7 – Bezahlbare und saubere Energie

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Originalveröffentlichung
DOI: 10.1021/acsomega.2c00412
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Zitationen: 8
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Dimensions
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seit 17.03.2022
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