北京
太阳能发电有个长期被忽视的角落。它不依赖光伏板把光直接转成电，而是用"冷热两端"的温差来驱动电流——这叫太阳热电器件（STEG）。原理听起来巧妙：半导体材料一端被加热、另一端保持低温，温差推动载流子移动，电能就此产生。但过去几十年，这种技术的能量转换效率长期不足1%，与屋顶常见的20%效率晶硅电池相比，差距悬殊到难以实用。
斯坦福大学团队最近宣布了一项关键突破。他们没再纠缠于改进半导体材料本身，而是把工程创新的焦点转向了器件的"两端"——热端与冷端。负责该研究的材料科学教授崔屹表示，这种"端侧优化"的思路带来了"惊人"的效率提升：新型STEG的能量转换效率达到约15%，是此前水平的15倍。相关论文已发表于《光：科学与应用》，实验显示在25%器件覆盖面积的情况下，即实现了大幅性能跃升。
具体怎么做的？在热端，研究人员用飞秒激光对普通铝箔进行表面微纳结构加工，将其变成一种选择性太阳吸收体（W-SSA）。这种结构化的黑色表面能在高温下吸收超过80%的入射太阳光，同时把红外辐射损失压到极低。为阻断空气对流造成的热流失，团队把这个吸收体封装在一个小型玻璃腔体内，形成类似"微型温室"的结构，据称可将对流热损失降低40%以上。
冷端的处理同样精巧。团队还是用飞秒激光加工铝箔，但构建的是一种微结构化散热器（μ-dissipator）。由于表面结构的加持，这个散热器在辐射散热和对流散热两个维度都被增强，综合散热表现约为普通平铝散热器的两倍，让冷端得以维持更低温度。
热端更热、冷端更冷，STEG两端的温差被显著放大，热电输出功率随之提升。实验演示中，经改进的STEG足以直接驱动LED灯泡，相比此前装置在亮度和稳定性上都有明显改善，验证了设计思路的可行性。
崔屹指出，这项技术在实际应用中的首要场景并非替代传统光伏，而是作为无线传感器网络、可穿戴电子设备以及偏远地区传感器的持久供电方案，尤其适用于需要微瓦到毫瓦级供电的场景。长远来看，这种系统有望在夜间或阴天持续工作，为缺乏稳定电网的地区提供可靠能源选项，而不必依赖大型储能系统。
不过研究团队也强调，目前改进后的STEG整体效率仍不及传统晶硅太阳能电池或太阳能热发电系统，无法完全替代它们。但这项研究揭示了一个重要方向：通过精细的器件工程优化，而非一味在材料本体上"死磕"，同样能大幅提升太阳能利用效率，为太阳能技术开辟新的发展路径。
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