为探寻能源独立新路径，研究人员聚焦太阳能热电发电机(STEG)研究，将其视为极具前景的太阳能发电来源。与当前多数太阳能电池板采用的光伏技术不同，STEG不仅能利用阳光，还可借助各种热能发电。其结构简单，由冷热两面及中间半导体材料构成，依靠塞贝克效应，利用两面温差产生电能。

然而，现有太阳能热电发电机效率严重受限，难以广泛推广应用。目前，多数太阳能热电发电机阳光转化率不足1%，而家用太阳能电池板系统转化率约达20%。

不过，罗切斯特大学光学研究所研究人员开发的新技术，大幅缩小了这一效率差距。该团队在《光：科学与应用》杂志发表研究，介绍了其独特的光谱工程和热管理方法，成功研制出功率达此前设备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，几十年来研究界虽在改进STEG半导体材料、提升整体效率方面取得一定进步，但此次研究另辟蹊径，未触及半导体材料，而是聚焦设备热侧与冷侧。通过优化热侧太阳能吸收与热捕获性能、冷侧散热性能，实现了效率显著提升。

新型高效STEG采用三种策略设计：热侧方面，研究人员运用郭实验室开发的特殊黑色金属技术，将普通钨转化为选择性吸收太阳波长的光。借助强大飞秒激光脉冲蚀刻金属表面，形成纳米级结构，增强对太阳光能量的吸收，减少其他波长散热;同时，用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，提升热侧温度。冷侧方面，再次使用飞秒激光脉冲处理普通铝材，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。

研究团队还进行了简单演示，表明新型STEG技术为LED供电的效率远超现有方法。郭教授表示，该技术还可用于为物联网无线传感器、可穿戴设备供电，或作为农村地区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)。