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High Figure‐of‐Merit Telluride‐Based Flexible Thermoelectric Films through Interfacial Modification via Millisecond Photonic‐Curing for Fully Printed Thermoelectric Generators

Mallick, Md Mofasser ORCID iD icon 1; Franke, Leonard 1; Rösch, Andres Georg ORCID iD icon 1; Geßwein, Holger 2; Long, Zhongmin 3; Eggeler, Yolita M. ORCID iD icon 3; Lemmer, Uli 1,4
1 Lichttechnisches Institut (LTI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS), 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:

The thermoelectric generator (TEG) shows great promise for energy harvesting and waste heat recovery applications. Cost barriers for this technology could be overcome by using printing technologies. However, the development of thermoelectric (TE) materials that combine printability, high-efficiency, and mechanical flexibility is a serious challenge. Here, flexible (SbBi)2(TeSe)3-based screen-printed TE films exhibiting record-high figure of merits (ZT) and power factors are reported. A high power factor of 24 µW cm−1 K−2 (ZTmax ≈ 1.45) for a p-type film and a power factor of 10.5 µW cm−1 K−2 (ZTmax ≈ 0.75) for an n-type film are achieved. The TE inks, comprised of p-Bi0.5Sb1.5Te3 (BST)/n-Bi2Te2.7Se0.3 (BT) and a Cu-Se-based inorganic binder (IB), are prepared by a one-pot synthesis process. The TE inks are printed on different substrates and sintered using photonic-curing leading to the formation of a highly conducting β-Cu2−δSe phase that connects “microsolders,” the grains resulting in high-performance. Folded TEGs (f-TEGs) are fabricated using the materials. A half-millimeter thick f-TEG exhibits an open-circuit voltage (VOC) of 203 mV with a maximum power density (pmax) of 5.1 W m−2 at ∆T = 68 K. ... mehr


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000150725
Veröffentlicht am 19.09.2022
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1002/advs.202202411
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Zitationen: 15
Web of Science
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Dimensions
Zitationen: 15
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS)
Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Laboratorium für Elektronenmikroskopie (LEM)
Lichttechnisches Institut (LTI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2022
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 2198-3844
KITopen-ID: 1000150725
HGF-Programm 38.01.02 (POF IV, LK 01) Materials and Interfaces
Erschienen in Advanced Science
Verlag Wiley Open Access
Band 9
Heft 31
Seiten Art.Nr.: 2202411
Projektinformation EXC 2082; 3DMM2O (DFG, DFG EXSTRAT, EXC 2082/1)
Bemerkung zur Veröffentlichung Gefördert durch den KIT-Publikationsfonds
Vorab online veröffentlicht am 14.09.2022
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