沙烏地阿拉伯KAUST的科學家最近利用2D層狀材料在可撓式矽基板上製作出熱電發電器(Thermoelectric generator, TEG)。此元件的發電效率是同型元件的30倍，可望在許多應用領域發揮用途，例如行動電話、筆記型電腦、生物感測器及其他可攜式裝置。 熱電發電器是利用溫度差來發電，它能將熱能直接轉換成電能，這類元件的特徵是導電性高而導熱性差，因此能提供相當大的熱電力(thermopower, 即跨過該元件的電位差與溫度差之比)。 這個由Muhammad Mustafa Hussain指導的團隊先在便宜的單晶矽塊材上，以2D層狀材料碲化鉍(bismuth telluride)及碲化銻(antimony telluride)製作出熱電發電器，然後再以CMOS相容製程將該元件及矽層轉移至可撓的透明基板上，其中的矽層厚僅18 um且含有63個熱電堆(thermopile)。 Hussain表示，矽層上的溝渠能使元件的熱損耗降之最低，此熱電發電器能產生0.15 uW的電力，是先前同型元件的30倍，已足夠驅動某些生醫元件的感測器上的超低功率CMOS線路。該團隊將輸出功率提升30%歸功於矽基板截面積變小及具備可撓性，而可撓性也讓該元件能整合至各種表面，大幅增加其應用潛力、從消費式電子產品如手機等可攜式裝置到不易獲得電源的系統，或許特別適用於植入式或穿戴式的電子裝置。 該團隊目前計畫利用其TEG在晶片上製作可自行發電的可撓式高效能系統。Hussain認為主要的挑戰在於如何將不同的電子模組、發電器及儲存裝置整合在單一結構上。詳見Small 9, 3916 (2013)。 |