维度网讯，罗切斯特大学（University of Rochester）研究团队通过重新设计太阳能热电发电机（STEG）的热管理结构，在不改变半导体材料的情况下，将设备在普通空气中的输出功率提升至传统设计的15倍，相关成果已发表于《光：科学与应用》（Light: Science and Applications）。

太阳能热电发电机利用塞贝克效应（Seebeck effect），通过加热一侧并保持另一侧冷却来驱动电流，无需活动部件或化学反应，能利用工业废热、人体热量或散射太阳辐射等热源。然而，标准设计在露天环境下将太阳能转化为电力的效率长期低于1%，而普通屋顶太阳能板的效率约为20%。复杂的实验室装置虽可通过真空系统略微提升效率，但日常设备的表现始终停滞不前。

罗切斯特大学光学研究所（Institute of Optics）的郭春雷（Chunlei Guo）教授团队改变了研究思路，将关注点从半导体材料转向设备整体热管理。团队认为，增强热侧吸热与保热能力，同时提升冷侧散热效率，即可增大设备两端的温差，从而产生更多电力。这一双管齐下的策略完全绕开半导体层的改进。

在热侧，研究人员利用飞秒激光脉冲在钨表面蚀刻出纳米级结构，制备出团队所称的“黑色金属”（black metal）。该表面能选择性吸收太阳波长的光，减少其他波段的热量损失。随后在黑色金属上覆盖一层透明塑料片，形成微型温室效应，通过减少对流和传导损失使热侧温度进一步升高。在冷侧，飞秒激光被用于处理普通铝材，雕刻出的微结构形成辐射与对流散热器，使标准铝散热器的冷却性能提高一倍。

经过上述设计，该STEG设备产生的功率较传统基线设备提高了15倍。团队通过为LED供电的实际演示验证了这一结果。尽管效率绝对值仍未能与商用光伏板直接抗衡，但该进展在非真空、大气环境下证明了STEG可实现大幅性能跨越。研究获得了美国国家科学基金会（National Science Foundation）、FuzeHub以及戈尔根数据科学与人工智能研究所（Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence）的资助。

研究团队指出，该技术可应用于物联网无线传感器、利用人体热量的可穿戴设备，以及缺乏电网覆盖的乡村离网能源系统。由于STEG对直射阳光无严格要求，任何温度梯度均可驱动其工作。目前该成果仍属于概念验证阶段，距离大规模商业化尚需进一步提升效率。该工作通过证明热管理路径的有效性，为太阳能热电领域开辟了新的研究方向。

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