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Qihao Zhang
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Improved Thermoelectric Performance of Silver Nanoparticles‐Dispersed Bi2Te3 Composites Deriving from Hierarchical Two‐Phased Heterostructure

Qihao Zhang et al.Dec 28, 2014
A practical and feasible bottom‐up chemistry approach is demonstrated to dramatically enhance thermoelectric properties of the Bi 2 Te 3 matrix by means of exotically introducing silver nanoparticles (AgNPs) for constructing thermoelectric composites with the hierarchical two‐phased heterostructure. By regulating the content of AgNPs and fine‐tuning the architecture of nanostructured thermoelectric materials, more heat‐carrying phonons covering the broad phonon mean free path distribution range can be scattered. The results show that the uniformly dispersed AgNPs not only effectively suppress the growth of Bi 2 Te 3 grains, but also introduce nanoscale precipitates and form new interfaces with the Bi 2 Te 3 matrix, resulting in a hierarchical two‐phased heterostructure, which causes intense scattering of phonons with multiscale mean free paths, and therefore significantly reduce the lattice thermal conductivity. Meanwhile, the improved power factor is maintained due to low‐energy electron filtering and excellent electrical transport property of Ag itself. Consequently, the maximum ZT is amazingly found to be enhanced by 304% arising from the hierarchical heterostructure when the AgNPs content reaches 2.0 vol%. This study offers an easily scalable and low‐cost route to construct a wide range of multiscale hierarchically heterostructured bulk composites with significant enhancement of thermoelectric performance.
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Interstitial Defect Modulation Promotes Thermoelectric Properties of p‐Type HfNiSn

Xin Ai et al.Jul 14, 2024
Abstract The n ‐type MNiSn (M = Ti, Zr, or Hf) half‐Heusler compounds are reported as promising medium‐ and high‐temperature thermoelectric materials; however, their p ‐type counterparts have suffered from poor performance due to the in‐gap state caused by Ni occupying the tetrahedral interstitials. Inspired by recent findings that thermoelectric performance can be enhanced without substantially increasing compositional or structural complexity, the study attempts to manipulate the Ni interstitial defects by altering the stoichiometric composition. The results show that when HfNiSn is prepared by a non‐equilibrium method, the intrinsic Ni defects are effectively suppressed by simply reducing the nominal Ni content. The suppression of Ni defects not only leads to a larger bandgap, but also attenuates carrier scattering to achieve higher mobility. After further optimization of the carrier concentration, the p ‐type HfNi 0.85 Co 0.05 Sn achieves a maximum power factor of 3100 µW m −1 K −2 at 773 K and a peak zT of ≈0.7 at 973 K, both of which are superior to that of the state‐of‐the‐art p ‐type MNiSn. The results demonstrate that the off‐stoichiometric ratio is effective in decoupling electron‐phonon transports of thermoelectric materials with massive intrinsic defects, and also contribute to understanding the role of defect modulation in optimizing thermoelectric properties.
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Carbazole Treated Waterproof Perovskite Films with Improved Solar Cell Performance

Jaeki Jeong et al.Jun 18, 2024
Abstract Surface passivation has been widely employed to suppress non‐radiative charge recombination and prevent interfacial charge accumulation in perovskite photovoltaics. In this report, carbazole modified with ammonium iodide connected via alkyl chains of different lengths (i.e., ethyl, butyl, and hexyl chains) is used to form passivation layers on formamidinium lead triiodide FAPbI 3 ‐based perovskite films to improve operational stability. Owing to the strong hydrophobicity of the carbazole moiety, it is observed that the perovskite films with a carbazole passivation layer retain their initial properties even after direct contact with a water droplet for 100 s. In addition, carbazole treatment reduces the rate of trap‐assisted recombination at the surface and grain boundaries of the perovskite layer. Furthermore, it accelerates interfacial hole transfer from the perovskite to the charge transport layer. As a result, devices treated with carbazole hexylammonium iodide achieve a power conversion efficiency (PCE) of up to 24.3% during quasi‐steady‐state (QSS) measurements with extraordinary long‐term operational stability under conditions of the ISOS‐L‐1 protocol, maintaining 95% of their initial efficiency after 1000 h.
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