Optimización de generadores termoeléctricos en plano basados en CTS y CFS

Abstract

[ES] En este Trabajo fin de Máster, se van a emplear tintas sintetizadas a base de Cu/Zn/Sn para fabricar generadores termoeléctricos (TEGs) basados en películas de calcogenuro tipo p y tipo n a través de spin-coating. Cabe destacar que se trata de un primer intento de un método fácil y escalable para fabricar TEGs de película fina utilizando materiales seguros, de bajo coste y abundantes. Se fabricarán cuatro TEGs diferentes utilizando 𝐶𝑢3𝑆𝑛𝑆3 (CTS) como material de tipo p y 𝐶𝑢𝐹𝑒𝑆2 (CFS) como materiales de tipo n. Se realizará un análisis de transporte termoeléctrico para confirmar las respectivas naturalezas de tipo p y n de los calcogenuros, con sus coeficientes Seebeck compatibles para ser acoplados en un dispositivo p-n. Además, se llevará a cabo un análisis de todo el dispositivo analizando el rendimiento de los TEGs. En primer lugar, se diseñarán 2 TEGs con medidas elegidas al azar y se calentadas a 400ºC durante 2 horas, uno con azufre y otro sin azufre. Una vez obtenidas sus propiedades termoeléctricas, se optimizará la anchura de cada una de las patas para obtener otros 2 TEGs optimizados con y sin azufre. Finalmente, se analizará y comparará el rendimiento de cada uno de ellos para determinar las mejoras conseguidas al optimizarlos.

[EN] In this work, Cu/Zn/Sn-based synthesized inks will be used to fabricate thermoelectric generators (TEGs) based on p-type and n-type chalcogenide films via spin-coating. This work highlights the first-ever attempt in a facile and scalable method to fabricate thin-film TEGs using safe, low-cost, and abundant materials. Four different TEGs will be fabricated using 𝐶𝑢3𝑆𝑛𝑆3 (CTS) as p-type material and 𝐶𝑢𝐹𝑒𝑆2 (CFS) as n-type materials. Thermoelectric transport analysis will be performed to confirm the respective p- and n-type natures of the chalcogenides, with their Seebeck coefficients compatible to be coupled in a p−n device. In addition, a full-device analysis will be carried out analyzing the performance of TEGs. First, 2 TEGs will be designed with randomly chosen measurements and heated at 400ºC for 2 hours, one with sulphur and one without sulphur. Once their thermoelectric properties are obtained, the width of each of the legs will be optimised to obtain 2 more optimised TEGs with and without sulphur. Finally, the performance of each of them will be analysed and compared to determine the improvements achieved by optimising them.