Revista de nanomateriales y nanotecnología molecular

Métodos efectivos para mejorar la conductividad eléctrica y el coeficiente Seebeck de PEDOT termoeléctrico: películas PSS

Jianwei Xu

La conversión de energía termoeléctrica que convierte el calor residual en electricidad ha atraído mucha atención como una posible tecnología de energía limpia. El rendimiento de los materiales termoeléctricos está determinado por la figura de mérito adimensional (ZT), que es igual a σS2T/κ donde κ es la conductividad térmica, S es el coeficiente de Seebeck y σ es la conductividad eléctrica. σS2 ^representa el factor de potencia. Aunque se necesitan un k bajo y un PF alto para alcanzar valores altos de ZT, la relación conflictiva entre S y σ limita la modulación adicional de ZT de los materiales termoeléctricos. Los polímeros conductores prometen ser la próxima generación de materiales termoeléctricos. Tienen una κ intrínsecamente baja y una σ potencialmente alta, son rentables, se procesan en áreas grandes y son de fácil síntesis. Los polímeros conductores han sido ampliamente investigados como materiales termoeléctricos. Entre los materiales de polímero TE estudiados, el poli(3,4-etilendioxitiofeno):poli(estirenosulfonato) (PEDOT:PSS), es particularmente interesante. Es térmicamente estable, procesable en agua y puede ser altamente conductor de electricidad después del tratamiento posterior. Se informó que el σ de las películas PEDOT:PSS se puede mejorar en gran medida mediante varios métodos de postratamiento para aumentar la concentración de portadores de carga. Sin embargo, este alto nivel de dopaje da como resultado un valor S pequeño debido al portador de carga adicional y, por lo tanto, se requieren métodos apropiados que mejoren el valor S. Además, estudios anteriores ya han demostrado que el factor de potencia podría mejorarse regulando el nivel redox a través de métodos electroquímicos o químicos que optimicen las propiedades termoeléctricas a través del control de la concentración de portadores de carga. Por otro lado, los productos químicos utilizados en la mejora de las propiedades termoeléctricas son en su mayoría tóxicos, y su uso a gran escala debe evitarse debido a problemas de seguridad y ambientales. Este trabajo informará sobre varios productos químicos para ajustar el nivel de oxidación de las películas PEDOT:PSS y mejorar su conductividad eléctrica, coeficiente de Seebeck y estabilidad ambiental.