Towards tellurium-free thermoelectric modules for power generation from low-grade heat

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Pingjun Ying - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Ran He - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Jun Mao - , University of Houston (Autor:in)
  • Qihao Zhang - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Heiko Reith - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden (Autor:in)
  • Jiehe Sui - , Harbin Institute of Technology (Autor:in)
  • Zhifeng Ren - , University of Houston (Autor:in)
  • Kornelius Nielsch - , Institut für Angewandte Physik (IAP), Professur für Metallische Werkstoffe und Metallphysik (gB/IFW), Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Technische Universität Dresden (Autor:in)
  • Gabi Schierning - , Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, Universität Bielefeld (Autor:in)

Abstract

Thermoelectric technology converts heat into electricity directly and is a promising source of clean electricity. Commercial thermoelectric modules have relied on Bi2Te3-based compounds because of their unparalleled thermoelectric properties at temperatures associated with low-grade heat (<550 K). However, the scarcity of elemental Te greatly limits the applicability of such modules. Here we report the performance of thermoelectric modules assembled from Bi2Te3-substitute compounds, including p-type MgAgSb and n-type Mg3(Sb,Bi)2, by using a simple, versatile, and thus scalable processing routine. For a temperature difference of ~250 K, whereas a single-stage module displayed a conversion efficiency of ~6.5%, a module using segmented n-type legs displayed a record efficiency of ~7.0% that is comparable to the state-of-the-art Bi2Te3-based thermoelectric modules. Our work demonstrates the feasibility and scalability of high-performance thermoelectric modules based on sustainable elements for recovering low-grade heat.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer1121
FachzeitschriftNature communications
Jahrgang12
Ausgabenummer1
PublikationsstatusVeröffentlicht - 1 Dez. 2021
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 33602944