Forscher des Japanischen Nationalinstituts für Materialwissenschaften (NIMS) haben erfolgreich ein neues P-Typ-Dünnschichtmaterial entwickelt, das im Bereich der thermischen Energieumwandlung erhebliche Vorteile aufweist. Die Entwicklung von Hochleistungs-Thermoelektrika stellte lange Zeit eine Herausforderung dar, insbesondere der Leistungsdurchbruch bei P-Typ-Dünnschichten war schwer zu erreichen. Die neu entwickelte P-Typ-Dünnschicht, hergestellt aus einer Heusler-Legierung, weist eine viermal höhere thermische Umwandlungseffizienz auf als bestehende vergleichbare Materialien und bietet damit neue Wege für die Abwärmerückgewinnung und die effiziente Kühlung elektronischer Geräte.

Das Forschungsteam weist darauf hin, dass diese neue P-Typ-Dünnschicht nicht nur sicher und kostengünstig im Material ist, sondern auch neue Richtungen für praktische Anwendungen und die Forschung an thermoelektrischen Materialien eröffnet. Derzeit wird viel Wärmeenergie in Fabriken und elektronischen Geräten verschwendet, während Kühlsysteme gleichzeitig große Mengen an Energie verbrauchen. Das Aufkommen der neuen P-Typ-Dünnschicht könnte die Energieeffizienz deutlich steigern, indem sie Abwärme zurückgewinnt oder Geräte effizient kühlt.

Der Hauptautor der Studie, Naoto Tsujii, sagte: „Der Mechanismus hinter der hohen Leistung dieses neuen Materials wird noch erforscht, steht aber wahrscheinlich im Zusammenhang mit der einzigartigen Mikrostruktur der Dünnschicht.“ Das Forschungsteam wird weiterhin den Einfluss der Dünnschicht-Mikrostruktur auf die thermoelektrische Leistung untersuchen und hofft, deren präzise Kristallstruktur zu bestimmen, um die Materialeigenschaften weiter zu optimieren. Darüber hinaus plant das Team, die thermoelektrische Leistung der Dünnschicht unter verschiedenen Drücken und Verformungen zu untersuchen, um weitere Hochleistungsmechanismen aufzudecken. Naoto Tsujii erwähnte auch, dass die Leistung möglicherweise weiter verbessert werden könnte, wenn die Abscheidungstemperatur der Dünnschicht erhöht wird.

Weitere Informationen: Autoren: Rajveer Jha et al., Titel: „Hohe thermoelektrische Leistung von p-Typ-Fe₂V₀.₈Mn₀.₂Al-Heusler-Legierungsdünnschichten, die auf isolierenden Oxidsubstraten gewachsen sind“, veröffentlicht in: „Advanced Materials Science and Technology“ (2025). Journal-Information: Advanced Materials Science and Technology