能量转换材料与器件课题组在Ag2Se基柔性太阳能-热电发电器件研究方面取得重要进展

近期，我院能量转换材料与器件课题组在Ag₂Se基柔性太阳能-热电发电器件研究方面取得重要进展，相关工作 “An all-in-one Ag₂Se-based flexible solar-thermoelectric generator with photothermal integration” 以河北大学为第一单位发表在《Nature Communications》（DOI: 10.1038/s41467-026-69120-w）。我院青年教师侯帅航博士与哈工大（深圳）王建博士为论文的共同第一作者，王淑芳教授以及哈工大（深圳）曹峰教授、张倩教授为共同通讯作者。

太阳能-热电发电器（Solar-Thermoelectric Generators, STEGs）能够利用太阳辐射产生温差并直接转化为电能，是实现柔性自供能系统的重要技术路径。传统STEG通常需要额外的光吸收层来实现光-热转换，这不仅增加了器件结构复杂度，还会在光热层与热电材料之间引入界面热损失，从而限制器件整体性能。针对这一问题，本研究提出了一种一体化光热电器件设计策略。利用窄带隙Ag₂Se热电薄膜自身作为光吸收层，并通过构建“红外反射层—光吸收层（窄带隙热电材料）—光学减反层”的多层结构，实现光热层的宽光谱高吸收和低热辐射的协同调控。该结构显著增强了Ag₂Se薄膜的光热转换能力，使其光热转换效率由31.2%提升至87.6%，同时保持了Ag₂Se薄膜优异的室温热电性能以及机械稳定性。在1个标准太阳光的辐照下，由n型Ag₂Se热电薄膜和p型Sb₂Te₃热电薄膜组成的环形器件可产生约19.6 K的温差，最大输出功率密度达到0.17 μW cm^-2。同时，该器件在户外光照条件下可稳定输出约1 μW功率，并在帽子、背包等可穿戴场景中实现稳定工作，展现出良好的实际应用潜力。此外，该一体化设计策略同样适用于Bi₂Te₃、Sb₂Te₃和Cu₂Se等窄带隙热电薄膜材料，能够显著提升其光热转换能力，为构筑高性能太阳能-热电发电器件提供了普适方法。

该工作为发展轻量化、自供能的可穿戴能源与智能传感系统提供了重要技术路径，对推动光热电器件在实际场景中的应用具有积极意义。

本工作得到了国家自然科学基金项目、河北省自然科学基金项目、河北省燕赵黄金台聚才计划骨干人才项目（博士后平台）等项目的资助以及河北大学物理科学与技术学院公共测试中心的大力支持。

全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-69120-w.