永續計畫資料庫

研發硫化亞錫作為下一世代熱電應用 一般的內燃機將「燃料」使用之後只將低於40%的能量轉換成「功」，其餘高於60%的能量成為「廢熱」排出，如果能將部分上述廢熱回收再利用，將對能源與氣候變遷有重大貢獻。而「熱電元件」可以將熱轉換成電，是回收廢熱的最佳選擇。過去福特汽車與BMW都曾實驗將熱電元件裝在汽車排氣管上，可以提升高達10%的里程數，這在能源議題上是相當可觀的。但是，因為熱電元件造價過高，該方案並沒獲得廣泛應用。          

本團隊累積過去熱電研究經驗，發現硫化亞錫（SnS）可以成為高效率熱電材料。在適度摻雜之後，SnS的p型半導體性質良好，加上其在地表含量豐富，可成為經濟價廉的熱電材料。本計畫將集中在SnS的研究，一方面優化當前初步成果，同時開發n型SnS半導體，並且在晶體與薄膜成長上並行，同時進行元件製作，以提供SnS熱電元件的原型，進而將本構想推廣至工業與一般民生用途上。          

本計畫團隊過去在GeSbTe研究上已經達到ZT ~ 2.7 的成果，甚至在W-doped GeSbTe方面已經達到ZT ~ 3.0的目標，但是都因材料含Ge、Te等稀有元素，受到材料成本過高限制而無法廣泛應用。過去一年來我們終於發現SnS可成為高效熱電材料，開啟了熱電廣泛應用的契機。初步結果看來，SnS可在接近室溫下達到ZT ~ 3.0的地步，可以成為熱電發電及冷卻的新方向。所以本團隊決定調整方向，在未來三年全力投入SnS熱電材料與元件的開發。盼能掌握先機，在永續能源上做出重大貢獻。