Revista de Nanomateriais e Nanotecnologia Molecular

Métodos eficazes para melhorar a condutividade elétrica e o coeficiente de Seebeck de filmes PEDOT termoelétricos: PSS

Jianwei Xu

A conversão de energia termoelétrica que converte calor residual em eletricidade atraiu muita atenção como uma potencial tecnologia de energia limpa. O desempenho de materiais termoelétricos é determinado pela figura de mérito adimensional (ZT), que é igual a σS2T/κ onde κ é a condutividade térmica, S é o coeficiente de Seebeck e σ é a condutividade elétrica. O σS2 ^representa o fator de potência. Embora um k baixo e um PF alto sejam necessários para atingir altos valores de ZT, a relação conflitante entre S e σ limita a modulação posterior de ZT de materiais termoelétricos. Os polímeros condutores prometem ser a próxima geração de materiais termoelétricos. Eles têm κ intrinsecamente baixo e σ potencialmente alto, custo-efetividade, processamento de grande área e síntese fácil. Os polímeros condutores têm sido amplamente investigados como materiais termoelétricos. Entre os materiais de TE poliméricos estudados, poli(3,4-etilenodioxitiofeno):poli(estirenossulfonato) (PEDOT:PSS), é particularmente de interesse. É termicamente estável, processável em água e pode ser altamente condutor de eletricidade após o pós-tratamento. Foi relatado que o σ de filmes PEDOT:PSS pode ser bastante aprimorado por vários métodos de pós-tratamento para aumentar a concentração de portadores de carga. No entanto, esse alto nível de dopagem resulta em um pequeno valor S devido ao portador de carga extra e, portanto, métodos apropriados que melhorem o valor S são necessários. Além disso, estudos anteriores já mostraram que o fator de potência pode ser melhorado regulando o nível redox por meio de métodos eletroquímicos ou químicos, otimizando as propriedades termoelétricas por meio do controle da concentração de portadores de carga. Por outro lado, os produtos químicos usados ​​no aprimoramento das propriedades termoelétricas são principalmente tóxicos, e seu uso em larga escala deve ser evitado devido a questões de segurança e ambientais. Este trabalho relatará vários produtos químicos para ajustar o nível de oxidação de filmes PEDOT:PSS e melhorar sua condutividade elétrica, coeficiente Seebeck e estabilidade ambiental.