Shenghui Zhang#, Dingfang Hu, Hexi Wei, Binbin Zhai, Xiangquan Liu, Shuwen Tan, Zhouyu Chen, Yan Luo, Yinan He, Rong Miao*, Yu Fang*. ACS Appl. Energy Mater. 2025, DOI: 10.1021/acsaem.5c02719

在全球能源需求持续增长与化石燃料日益枯竭的背景下，开发高效、稳定的可再生能源技术至关重要。太阳能-热能-电能（STE）转换技术可将丰富的太阳能转化为便于储存和利用的电能，是极具前景的解决方案之一。然而，该技术的核心挑战在于如何将光热材料与热电模块高效、稳定地集成。传统使用粘合剂或导热膏的界面连接方式，易引发界面热阻、材料利用效率低以及长期运行下的分层失效等问题，严重制约了STE器件的性能输出与实际应用。

针对这一关键界面难题，本研究成功开发了一种在潮湿空气/二甲基亚砜界面合成的自粘性纳米薄膜。该薄膜厚度仅55–60纳米，具备宽光谱吸收与快速光热响应特性，其分子结构中的亚胺基团与纳米级厚度赋予其与多种基底（包括热电模块）的强效自粘附能力，并能耐受极端pH、水冲洗、热冲击及有机溶剂浸泡，展现出卓越的环境稳定性。基于此，研究团队构建了新型STE器件，在1倍太阳光照射下实现了1.46 W m⁻²的高实际功率输出，且经历90次循环后未出现性能衰减。基于此搭建的装置，能够漂浮在湖面上实现连续电能输出，成功验证其实际应用潜力。本研究为解决STE转换中的长期界面瓶颈提供了创新性解决方案，并为发展高性能、长寿命的能量收集器件开辟了新途径。

图1. （a）纳米薄膜的吸收光谱与太阳光谱的对比。（b-d）纳米膜的光热转换能力测试。

图2. （a）光热发电装置的示意图。（b–d）平衡温度、开路电压和短路电流。（e）实际最大输出功率。（f–h）稳定性测试。（i–j）搭建的用于实际场景的装置示意图。（k）实际场景下的性能测试。

第一作者：陕西师范大学博士研究生张晟珲

通讯作者：陕西师范大学房喻院士、苗荣副教授

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.5c02719