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  5. Milliwatt-scale 3D thermoelectric generators via additive screen printing
 
  • Details
2025
Zweitveröffentlichung
Artikel
Verlagsversion

Milliwatt-scale 3D thermoelectric generators via additive screen printing

File(s)
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Hauptpublikation
d5ee01151e.pdf
CC BY 3.0 Unported
Format: Adobe PDF
Size: 4.68 MB
TUDa URI
tuda/14291
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-310298
DOI
10.26083/tuprints-00031029
Autor:innen
Antharam, Sairam
Khan, Muhammad Irfan
Franke, Leonard
Wang, Zirui ORCID 0009-0004-4504-5365
Luo, Nan
Feßler, Jan
Xie, Wenjie ORCID 0000-0003-1826-7574
Lemmer, Uli
Mallick, Md Mofasser ORCID 0000-0003-2105-6153
Kurzbeschreibung (Abstract)

Electronic components driving digitalization, such as wearables, Internet of Things (IoT), and Industry 4.0 systems, consume a growing portion of the global primary energy, largely relying on lithium-ion batteries. To enable a sustainable alternative, we explore cost-effective, fully printed thermoelectric generators (TEGs), which can be an alternative to batteries in low-power electronics. We here report a promising additive screen-printing method to fabricate two printed 3D TEGs (print-TEG I and print-TEG II) with varying thermocouple counts and a 0.36 fill factor, overcoming high contact resistance and thickness limitations. The print-TEGs were prepared via layer-by-layer printing of electrodes, interlayers, and n- and p-type legs, with six different layouts. Printed Ag₂Se as n-type legs and Bi₀.₅Sb₁.₅Te₃ as p-type legs were used for TEG fabrication. The print-TEG II with 50 thermocouples generates a maximum power output Pmax of 1.22 mW with an open circuit voltage, VOC of 268 mV for ΔT = 43 K. The print-TEG shows a highest power density Pd of 67 μW cm⁻² (>400 μW g⁻¹) for a fully printed planar TEG. The results demonstrate the potential of print-TEGs as a steadfast power source, guaranteeing nonstop operation of low-power electronic devices.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Werkstofftechnik und Ressourcenmanagement
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 530 Physik
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Typ des Artikels
Wissenschaftlicher Artikel
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Energy & Environmental Science
Startseite
7648
Endseite
7659
Jahrgang der Zeitschrift
18
Heftnummer der Zeitschrift
15
ISSN
1754-5706
Verlag
Royal Society of Chemistry
Ort der Erstveröffentlichung
Cambridge
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2025
Verlags-DOI
10.1039/D5EE01151E
PPN
536946701

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