研究人员开发了一种新型有机热电装置，可以从环境温度中获取能量。尽管热电设备如今有多种用途，但其充分利用仍然存在障碍。通过结合有机材料的独特能力，该团队成功开发了一种在室温下无任何温度梯度的热电发电框架。

他们的研究结果发表在杂志上自然通讯。

热电装置，或称热电发电机，是一系列只要有能量就可以将热能转化为电能的能源材料。温度梯度– 设备的一侧较热，另一侧较冷。此类设备因其在收割方面的潜在用途而成为研究和开发的重要焦点废热来自其他能源产生方法。

也许热电发电机最著名的用途是太空探测器例如火星好奇号探测器或航行者号探测器。这些机器由放射性同位素提供动力热电发电机，其中产生的热量放射性同位素为热电设备提供温度梯度以为其仪器供电。

然而，由于生产成本高、使用有害材料、能源效率低以及需要相对较高的温度等问题，热电装置至今仍未得到充分利用。

“我们正在研究制造一种可以从环境温度收集能量的热电设备的方法。我们的实验室专注于热电设备的实用性和应用有机化合物，并且许多有机化合物具有独特的属性领导这项研究的九州大学有机光子学和电子学研究中心（OPERA）的 Chihaya Adachi 教授解释说，它们可以轻松地在彼​​此之间转移能量。

“有机化合物的力量的一个很好的例子可以在 OLED 或有机太阳能电池中找到。”

关键是找到能够很好地作为电荷转移界面的化合物，这意味着它们可以轻松地在彼​​此之间转移电子。在测试了各种材料后，研究小组发现了两种可行的化合物：铜酞菁（CuPc）和铜十六氟酞菁（F₁₆铜聚氯乙烯）。

“为了提高这种新界面的热电性能，我们还加入了富勒烯和 BCP，”Adachi 继续说道。“众所周知，这些化合物是电子传输的良好促进剂。将这些化合物添加在一起可以显着增强设备的功率。最终，我们得到了一个优化的设备，其中包含 180 nm CuPc 层、320 nm F₁₆CuPc、20 nm 富勒烯和 20 nm BCP。"

优化后的器件开路电压为 384 mV，短路电压为电流密度1.1μA/cm²，最大输出为 94 nW/cm²。此外，所有这些结果都是在室温下实现的，没有使用温度梯度。

“在发展方面已经取得了长足的进步热电装置，而我们新提出的有机设备肯定会有助于推动事情向前发展。”Adachi 总结道。

“我们希望继续研究这种新器件，看看是否可以使用不同的材料进一步优化它。如果我们增加器件的面积，我们甚至有可能实现更高的电流密度，这即使对于有机材料来说也是不寻常的。它只是表明有机材料具有惊人的潜力。”