Latent and controllable doping of stimuli-activated molecular dopants for flexible and printable organic thermoelectric generators

材料科学 热电效应 掺杂剂 热电材料 兴奋剂 光电子学 功勋 薄膜 纳米技术 聚酰亚胺 聚合物 热电发电机 热导率 复合材料 物理 图层(电子) 热力学
作者
Young-Shin Kim,Hoimin Kim,Tae Woong Yoon,Min-Jae Kim,Jiyun Lee,Hansol Lee,Dongki Lee,Yilin Song,Jimin Kwon,Sae Byeok Jo,Jeong Ho Cho,Seung Goo Lee,Boseok Kang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:470: 144129-144129
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144129
摘要

Conjugated polymers (CPs) are a promising class of materials for organic thermoelectric generators (OTEGs); however, achieving high electrical conductivity through molecular doping while maintaining compatibility with thin-film printing processes remains a huge challenge. In this paper, we present a novel doping strategy using stimuli-activated molecular dopants (SAMDs) based on photoacid generators (PAGs) that can be activated by light of a specific wavelength. We demonstrate that this approach can effectively control the doping efficiency and optoelectronic properties of CP-PAG-blended thin films, resulting in a wide range of electrical conductivities. Our selected PAG molecules enabled efficient printing of the CP-PAG mixed solution and yielded a high thermoelectric figure of merit. To elucidate the mechanism behind this high thermoelectric performance, we systematically investigated the morphologies, microstructures, and energy structures of the PAG-doped CP thin films and performed various comparative tests. We also demonstrate the feasibility of using SAMDs to print flexible OTEG modules on thin polyimide substrates. We believe that our work represents a significant step toward the development of efficient, scalable, and sustainable thermoelectric devices for power generation and waste heat recovery, and highlights the advantages of PAG-based SAMDs for printable organic thermoelectrics.
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