Mieux comprendre les matériaux thermoélectriques pour améliorer leurs performances

La génération d'électricité à partir de chaleur dissipée au moyen de modules thermoélectriques représente une voie particulièrement prometteuse de production d’énergie « verte ». Au cœur des générateurs thermoélectriques, des matériaux semi-conducteurs qui, pour produire cette électricité, doivent être à la fois conducteurs électriques et isolants thermiques. Un paradoxe !!!

Les structures cristallines de sulfures de cuivre ternaires et quaternaires [voir revue citée ci-dessous] dérivés de phases minérales (Figure) permettent justement de générer à la fois une conductivité électrique élevée grâce au réseau conducteur Cu-S, et une conductivité thermique faible en raison de la complexité structurale et d’effet d’ordre/désordre.

En jouant sur la formulation du composé Cu₂MnGeS₄ dérivé de l’énargite*, les chimistes du CRISMAT ont mis au point une méthode de synthèse originale de nanocomposites constitués de nanodomaines de structures énargite et stannite** interconnectés. En combinant analyses structurales par diffraction des rayons X, diffraction par précession des électrons en mode tomographie et microscopie électronique à transmission, les scientifiques sont parvenus à décrire et modéliser la cristallochimie complexe de ces matériaux composites. Grâce à des calculs théoriques couplés à des mesures électriques et thermiques, ils ont pour la première fois mis en évidence les liens qui existent entre la structure, la microstructure et les propriétés thermoélectriques de ces composés. Résultats qui offrent de nouvelles perspectives pour le développement de matériaux sulfures thermoélectriques plus performants.

Rédacteur : CCdM