米ノースウエスタン大学が、ZT2．6の世界最高を達成したセレン化スズにNaをドープ、室温から500°Cまでの広い温度領域で高ZT実現、熱電発電応用に拍車

摘要

米ノースウエスタン大学が、2014年にZT2．6の世界最高を達成したセレン化スズにナトリウムをドープしたところ、室温から500℃までの広い温度領域で高いZT値を実現することに成功した。これまでは、世界最高のZTを達成していたものの、650℃の温度でしか機能しなかった。ナトリウムをドープすることによって、室温から500℃までの幅広い温度域で平均的に高いZTを得ることが可能になったことから、多様な分野での熱電発電への本格的な応用が始まろうとしている。ZT2．6は、熱から電気への変換効率としてみると、実に18％に相当する。これまでビスマステルルとアンチモンテルルの超格子捌莫材料で、ZT2．4が達成されているが、これは実用化が非常に難しく、応用分野は限定的だった。実用化されている熱電変換デバイスは、ZT1.0を超える程度にとどまっており、変換効率の向上につながる材料開発がほとんど進展していなかった。セレン化スズは、安価で大量供給が可能であり、実用化への課題だった利用温度域の拡大が待ち望まれていただけに、熱竃発電産業の一大発展への期待が高まってきた。