美国罗彻斯特大学光学研究所（University of Rochester Institute of Optics）研究团队，近日在太阳热电发电机（STEG）技术取得重大突破，开发出效率比现有顶尖设备高出15倍的新型黑金属设备，并在2025年8月12日发表在期刊《Light: Science and Applications》。

由美国罗彻斯特大学光学研究所光学与物理学教授高春雷领导团队，使用创新“黑金属”材料通过飞秒激光光谱工程和热管理，实现选择性光吸收，捕捉各种形式的热能及直射阳光，这些设备由半导体材料隔开的热侧和冷侧组成。

郭春雷表示，太阳热电发电机不同于传统依赖光电效应的光伏电池，主要是利用太阳能产生的热能，借助两侧温差通过塞贝克效应（Seebeck effect）转换为电力，但过去STE设备效率不足1%，远逊于标准住宅太阳能电池板约20%的转换效率。

郭春雷指出，研究团队并未更改半导体材料，而是聚焦于热侧与冷侧的结构改良，通过提高太阳光吸收与热量管理，实现15倍的效率提升，这项突破有助推动太阳能发电多样化发展，增强能源自主性，尤其适合分布式及离网能源应用，对于未来可再生能源架构具重要意义。

郭春雷分享，研究团队使用三大创新策略，首先是“黑金属技术”，团队在热侧使用一种改良后的“黑金属”材料，经过飞秒激光光谱工程在金属表面雕刻出纳米结构，这些微结构能选择性吸收太阳光特定波长，并显著提升吸光率，同时降低非目标的热损失。

再来是“小型温室结构”，研究团队利用一块塑胶覆盖黑色金属，形成微型温室，减少对流与传导热损失，提升热侧温度，促进热转换效率提升；最后是冷侧铝散热器纳米结构，冷侧使用飞秒激光光谱刻蚀铝材，形成一个具有微小结构的散热器，强化两端温差，使冷却性能提高一倍

高春雷表示，太阳热电发电机（STEG）技术能更有效地为LED供电，还能为物联网的无线传感器供电，甚至是为穿戴式设备供电，或者作为农村地区的离网再生能源系统，有助于推动太阳能发电多样化发展，增强能源自主性，特别适合分布式及离网能源应用。

（首图来源：Flickr/Marufish CC BY 2.0）