2015年11月26日，北京航空航天大学材料科学与工程学院教授、北航国际交叉科学研究院热电能源材料研究室主任赵立东教授等在Science发表题为“Ultra-high power factor and thermoelectric performance in hole doped single crystal SnSe (超高功率因子和热电性能的空穴掺杂硒化锡单晶)”的研究论文(论文链接：http://www.sciencemag.org/content/early/2015/11/24/science.aad3749.abstract)，提出应用硒化锡 (SnSe) 材料独有的特殊电子能带结构和多谷效应，可以将SnSe在宽温区范围内的热电性能大幅提高。此结果意味着开发一种同时具备性能优异、储量丰富而且环境友好的热电能源温差发电材料已成为可能。
SnSe是一种很有发展潜力的块体热电材料，但还存在一个关键问题亟待解决： SnSe材料在300-773K温度范围内热点优值ZT很低，这一点严重限制了SnSe在这一重要温度区间的使用。针对该问题，赵立东和合作者们利用SnSe的多带特点，采用重掺杂移动费米能级成功调控了SnSe的导电性和温差电动势，从而在中低温区使得其热电性能得到大幅提升。其内在机理来源于SnSe非常复杂的价带结构，拥有不同有效质量和迁移率的价带之间能隙很小，当费米能级进入和接近多个价带时可实现多个价带同时参与电传输。其原理可以形象地解释为: 一条高速公路（对应单一价带）上有无数拥挤的车辆，因此车辆行驶的非常缓慢；但如果把同样数量的车辆分配到多条并行的公路后，车不但行驶得更快而且在单位路面上通过的车也会增多。这一调控费米能级的方法使得SnSe的导电性和温差电动势都获得了极大提高，从而使SnSe材料在中低温区的ZT值得以大幅提升。如果选取300K和773K分别为低温端和高温端，SnSe作为热电器件的p型材料搭配同样性能的n型材料，可以产生16.7 % 的理论发电效率。
SnSe中的复杂价带结构及其载流子“多通道”协同输运机理
北京航空航天大学为该工作的第一完成单位（第一作者和通讯作者）。美国西北大学、南方科技大学、美国密西根大学和美国加州理工学院是该项工作的合作单位。