几何对称性破缺与非线性可提升热电功率
介观与纳米尺度物理
2023-04-05 v1
摘要
直接热-电能量转换器通常在线性区工作，其中实际最大功率相对于理想最大功率之比（即所谓填充因子（FF））为 0.25。通过提高 FF，最大功率最多可提升四倍，但这仅在输运的非线性区中可能，且此前鲜有考虑。在此，我们基于基本对称性考量表明，能够提高 FF 的主导阶非线性项要求器件具有破缺的空间对称性。为实验演示此类系统，我们研究了在单根半导体纳米线中外延定义的非对称势垒上的非线性热电输运。我们在实验与理论中均发现，可将 FF 提升至线性响应极限 0.25 以上，同时短路电流、开路电压与最大功率均急剧增加。我们的结果表明，几何对称性破缺结合非线性行为设计，代表了一种提升热-电能量转换器（如热载流子光伏、热光伏或各向异性热电材料）性能的设计策略。
引用
@article{arxiv.2304.01616,
title = {Geometric symmetry breaking and nonlinearity can increase thermoelectric power},
author = {Jonatan Fast and Hanna Lundström and Sven Dorsch and Lars Samuelson and Adam Burke and Peter Samuelsson and Heiner Linke},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.01616},
year = {2023}
}
备注
11 pages, 3 figures. Submitted to Nature Physics