研究人員開發了一種新型有機熱電裝置，可以從環境溫度中獲取能量。儘管熱電設備如今有多種用途，但其充分利用仍存在障礙。透過結合有機材料的獨特能力，團隊成功開發了一種在室溫下無任何溫度梯度的熱電發電框架。

他們的研究結果發表在雜誌上自然通訊。

熱電裝置，或稱為熱電發電機，是一系列只要有能量就可以將熱能轉換為電能的能源材料。溫度梯度– 設備的一側較熱，另一側較冷。此類設備因其在收割方面的潛在用途而成為研究和開發的重要焦點廢熱來自其他能源產生方法。

也許熱電發電機最著名的用途是太空探測器例如火星好奇號探測器或航行者號探測器。這些機器由放射性同位素提供動力熱電發電機，其中產生的熱量放射性同位素為熱電設備提供溫度梯度以為其儀器供電。

然而，由於生產成本高、使用有害材料、能源效率低以及需要相對較高的溫度等問題，熱電裝置至今仍未充分利用。

「我們正在研究製造一種可以從環境溫度收集能量的熱電設備的方法。我們的實驗室專注於熱電設備的實用性和應用有機化合物，並且許多有機化合物具有獨特的屬性領導這項研究的九州大學有機光子學和電子學研究中心（OPERA）的 Chihaya Adachi 教授解釋說，它們可以輕鬆地在這裡之間轉移能量。

“有機化合物的力量的一個很好的例子可以在 OLED 或有機太陽能電池中找到。”

關鍵是找到能夠很好地作為電荷轉移界面的化合物，這意味著它們可以輕鬆地在這裡之間轉移電子。在測試了各種材料後，研究小組發現了兩種可行的化合物：銅酞菁（CuPc）和銅十六氟酞菁（F₁₆銅聚氯乙烯）。

「為了提高這種新介面的熱電性能，我們還加入了富勒烯和 BCP，」Adachi 繼續說道。「眾所周知，這些化合物是電子傳輸的良好促進劑。將這些化合物添加在一起可以顯著增強設備的功率。最終，我們得到了一個優化的設備，其中包含 180 nm CuPc 層、320 nm F₁₆CuPc、20 nm 富勒烯和 20 nm BCP。

優化後的裝置開路電壓為 384 mV，短路電壓為電流密度1.1μA/cm²，最大輸出為 94 nW/cm²。此外，所有這些結果都是在室溫下實現的，沒有使用溫度梯度。

「在發展方面已經取得了長足的進步熱電裝置，而我們新提出的有機設備肯定會有助於推動事情向前發展。

「我們希望繼續研究這種新裝置，看看是否可以使用不同的材料進一步優化它。如果我們增加裝置的面積，我們甚至有可能實現更高的電流密度，這即使對於有機材料來說也是不尋常的。