为实现能源独立，研究人员对太阳能热电发电机(STEG)展开研究，它作为一种有前景的太阳能发电来源，除利用阳光外还能利用各种热能，通过塞贝克效应，利用冷热两面间温差产生电能。但目前其效率严重受限，大多数STEG只能将不到1%的阳光转化为电能，而家用太阳能电池板系统转化率约20%，这限制了其作为实用能源生产方式的广泛应用。

罗切斯特大学光学研究所研究人员开发的新技术大大缩小了这一效率差距。相关研究发表于《光：科学与应用》杂志，团队通过独特的光谱工程和热管理方法，创建出比以前设备功率高15倍的STEG设备。

罗切斯特大学激光能量学实验室光学与物理学教授、高级科学家郭春雷称，几十年来研究界致力于改进STEG中使用的半导体材料，整体效率有一定进步。此次研究未触及半导体材料，而是专注于设备的热侧和冷侧，通过结合热侧更好的太阳能吸收和热捕获性能以及冷侧更好的散热性能，实现了效率的惊人提升。

新型高效STEG采用三种策略设计。在热侧，研究人员采用郭实验室开发的特殊黑色金属技术，用强大飞秒激光脉冲将普通钨蚀刻出纳米级结构，增强材料对太阳光能量的吸收，同时减少其他波长散热;再用一块塑料覆盖黑色金属制成微型温室，减少对流和传导，捕获更多热量，提高热侧温度。在冷侧，研究人员再次使用飞秒激光脉冲在普通铝材上打造出具有微型结构的散热器，通过辐射和对流增强散热效果，使普通铝材散热器冷却性能提高一倍。

研究中，郭教授和他的团队进行了简单演示，表明其STEGS技术比现有方法能更有效地为LED供电。郭教授表示，该技术还可用于为物联网的无线传感器、可穿戴设备供电，或作为农村地区的离网可再生能源系统。

更多信息：Tianshu Xu 等，通过飞秒激光光谱工程和热管理使太阳能热电发电机性能提高 15 倍，《光：科学与应用》(2025 年)