जर्नल ऑफ़ नैनोमटेरियल्स एंड मॉलिक्यूलर नैनोटेक्नोलॉजी

थर्मोइलेक्ट्रिक PEDOT की विद्युत चालकता और सीबेक गुणांक में सुधार करने के प्रभावी तरीके: PSS फिल्में

जियानवेई जू

थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा रूपांतरण जो अपशिष्ट ऊष्मा को बिजली में परिवर्तित करता है, ने संभावित स्वच्छ ऊर्जा प्रौद्योगिकी के रूप में बहुत ध्यान आकर्षित किया है। थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्रियों का प्रदर्शन आयामहीन योग्यता (ZT) द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो σS2T/κ के बराबर है, जहाँ κ ऊष्मीय चालकता है, S सीबेक गुणांक है और σ विद्युत चालकता है। σS ² शक्ति कारक है। भले ही उच्च ZT मानों तक पहुँचने के लिए कम k और उच्च-PF की आवश्यकता होती है, लेकिन S और σ के बीच परस्पर विरोधी संबंध थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के ZT के आगे के मॉड्यूलेशन को सीमित करता है। चालक पॉलिमर थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्रियों की अगली पीढ़ी होने का वादा कर रहे हैं। उनके पास आंतरिक रूप से कम κ और संभावित रूप से उच्च σ, लागत-प्रभावशीलता, बड़े क्षेत्र में प्रसंस्करण और आसान संश्लेषण है। चालक पॉलिमर की थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्रियों के रूप में व्यापक रूप से जांच की गई है। अध्ययन किए गए पॉलिमर TE सामग्रियों में, पॉली (3,4-एथिलीनडाइऑक्सीथियोफीन): पॉली (स्टाइरीनसल्फोनेट) (PEDOT:PSS), विशेष रूप से रुचि का विषय है। यह ऊष्मीय रूप से स्थिर है, पानी में संसाधित किया जा सकता है और उपचार के बाद अत्यधिक विद्युत प्रवाहकीय हो सकता है। यह बताया गया कि PEDOT:PSS फिल्मों के σ को चार्ज वाहक सांद्रता बढ़ाने के लिए विभिन्न उपचार विधियों द्वारा बहुत बढ़ाया जा सकता है। हालाँकि, इस उच्च डोपिंग स्तर के परिणामस्वरूप अतिरिक्त चार्ज वाहक के कारण एक छोटा S मान होता है और इसलिए S मान को बढ़ाने वाले उपयुक्त तरीकों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, पहले के अध्ययनों से पहले ही पता चला है कि चार्ज वाहक सांद्रता के नियंत्रण के माध्यम से थर्मोइलेक्ट्रिक गुणों को अनुकूलित करने वाले इलेक्ट्रोकेमिकल या रासायनिक तरीकों के माध्यम से रेडॉक्स स्तर को विनियमित करके पावर फैक्टर में सुधार किया जा सकता है। दूसरी ओर, थर्मोइलेक्ट्रिक गुणों को बढ़ाने में उपयोग किए जाने वाले रसायन ज्यादातर जहरीले होते हैं, और सुरक्षा और पर्यावरणीय मुद्दों के कारण इसके बड़े पैमाने पर उपयोग से बचना चाहिए। यह कार्य PEDOT: PSS फिल्मों के ऑक्सीकरण स्तर को संतुलित करने तथा उनकी विद्युत चालकता, सीबेक गुणांक और पर्यावरणीय स्थिरता को बढ़ाने के लिए कई रसायनों की रिपोर्ट करेगा।