Convertir la chaleur du corps en électricité : Un pas de plus vers des thermoélectriques organiques à haute performance
Pouvez-vous imaginer recharger votre téléphone portable en utilisant simplement la chaleur de votre corps ? Cela peut sembler encore assez futuriste, mais les thermoélectriques peuvent certainement le faire.
Des chercheurs de l'Université technique de Dresde ont ouvert une nouvelle voie vers des dispositifs thermoélectriques organiques de qualité supérieure : le dopage par modulation très efficace de semi-conducteurs organiques très ordonnés à des concentrations de dopage élevées. Les résultats ont été publiés dans la revue "Science Advances".
Image symbolique
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Illustration schématique du processus de dopage de la modulation et de la génération de la tension thermique.
© Shu-Jen Wang
Pouvez-vous imaginer recharger votre téléphone portable en utilisant simplement la chaleur de votre corps ? Cela peut sembler encore assez futuriste, mais la thermoélectricité peut certainement le faire. La thermoélectricité consiste à transformer la chaleur en énergie utile, en utilisant principalement des matériaux inorganiques.
En raison de leur flexibilité mécanique, de leur légèreté et de leur faible conductivité thermique, les semi-conducteurs organiques sont apparus comme un système de matériaux prometteurs, notamment pour les applications thermoélectriques flexibles. Un dopage efficace pour la création de porteurs de charge est la clé de la performance des dispositifs thermoélectriques. Le dopage conventionnel en vrac introduit généralement un désordre à une concentration de dopage élevée, ce qui limite la conductivité électrique. "Dans notre étude, nous avons utilisé l'approche du dopage par modulation pour obtenir des films minces organiques hautement ordonnés, où l'impureté dopante est séparée du canal de conduction. Grâce à cette méthode, nous sommes en mesure d'obtenir un dopage très efficace, même à des densités de dopage élevées, sans influencer le transport des charges dans les films minces", explique le premier auteur, le Dr Shu-Jen Wang, de l'Institut de physique appliquée de l'Université technique de Dresde.
L'équipe du professeur Karl Leo a étudié le transport de charges et le transport thermoélectrique dans des cristaux de rubrène à grande surface dopés par modulation, en couches minces, avec différentes phases cristallines. Ils ont pu montrer que le dopage par modulation permet d'atteindre des efficacités de dopage supérieures même pour des densités de dopage élevées, alors que le dopage en masse conventionnel atteint le régime de réserve. Le rubrène orthorhombique dopé par modulation permet d'obtenir des facteurs de puissance thermoélectrique bien meilleurs. "Nos résultats montrent que le dopage de modulation associé à des films de semi-conducteurs organiques cristallins à haute mobilité constitue une nouvelle stratégie pour obtenir des thermoélectriques organiques à haute performance. Le principal avantage de la technique de dopage par modulation est d'éviter la diffusion d'impuretés ionisées dans le semi-conducteur à bande interdite étroite hautement ordonné et non dopé, ce qui permet de maximiser indépendamment la concentration et la mobilité des porteurs", déclare Shu-Jen Wang et le professeur Karl Leo ajoute : "Notre travail ouvre de nouvelles voies pour la réalisation de dispositifs thermoélectriques flexibles qui permettent de générer directement de l'énergie électrique à partir de la chaleur de manière élégante et efficace. Nous pensons que nos travaux stimuleront d'autres travaux sur des thermoélectriques organiques de haute performance utilisant l'approche de dopage par modulation avec des semi-conducteurs organiques à haute mobilité."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Shu-Jen Wang, Michel Panhans, Ilia Lashkov, Hans Kleemann, Federico Caglieris, David Becker-Koch, Jörn Vahland, Erjuan Guo, Shiyu Huang, Yulia Krupskaya, Yana Vaynzof, Bernd Büchner, Frank Ortmann and Karl Leo. “Highly efficient modulation doping: A path towards superior organic thermoelectric devices” Science Advances; 2022
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