Resonant Levels Induced Seebeck Coefficient Matching Contributes to High Thermoelectric Cooling Efficiency in p‐type SnSe Crystals

材料科学 热电效应 塞贝克系数 碲化铋 热电材料 热电冷却 能量转换效率 兴奋剂 光电子学 热电发电机 凝聚态物理 工程物理 热力学 热导率 复合材料 物理
作者
Dongrui Liu,Shulin Bai,Yu Tian,Jiayi Peng,Shibo Liu,Haonan Shi,Huaping Liang,Yongxin Qin,Lizhong Su,Xin Qian,Bingchao Qin,Li‐Dong Zhao
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (32): e2506999-e2506999 被引量:6
标识
DOI:10.1002/adma.202506999
摘要

Abstract Tin selenide (SnSe) has emerged as a promising thermoelectric cooling candidate, exhibiting room‐temperature performance comparable to that of commercial bismuth telluride (Bi 2 Te 3 ). However, the Seebeck coefficient of p‐type SnSe crystals remains significantly lower than that of n‐type Bi₂(Te, Se)₃ (BTS), and the resulting mismatches hinder effective utilization of its excellent cooling potential. To address this limitation, resonant levels are introduced in the valence bands of hole‐doped SnSe through indium‐doping, which increased the density of states and thereby boosted the Seebeck coefficient. This strategy enable the power factor to reach ≈55 µWcm −1 K −2 and ZT value of ≈1.0 at 300 K, with a more matching Seebeck coefficient of ≈211 µVK −1 . Furthermore, a full‐scale thermoelectric cooler incorporating the p‐type SnSe paired with n‐type BTS demonstrated a maximum cooling temperature difference (Δ T max ) of ≈81.1 K at 343 K. A SnSe‐based single‐leg device achieve a conversion efficiency of ≈7.0% under a Δ T of 250 K. These findings highlight that matching thermoelectric parameter of p‐type and n‐type materials is crucial for enhancing the cooling efficiency of devices, and engineering resonant energy levels constitutes a robust strategy for solving the inherent performance limitations of p‐type SnSe in practical thermoelectric applications.
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