熱電材料的新進展有助于能源更清潔，擁有更廣泛的用途。科學家發(fā)現，在一種熱電材料中只需摻雜1%的稀土元素鈰或鐿，就可將其轉換效率提高25%;將巖鹽納米晶體溶解在碲化鉛內制造出的新材料熱電轉化效率提高到14%。還有一種新型熱電半導體材料能捕獲汽車排出的廢熱能并轉化為電能，有望將現有汽車的燃油經濟性提高3%到5%;此外，利用熱電效應研發(fā)出的微電子機械系統熱電電容器結構，能將工業(yè)過程中產生的廢熱變?yōu)殡娏Α?/div>
科學家還發(fā)現，石墨烯在室溫和普通光照下，能產生載流子效應而導電。這讓石墨烯在太陽能電池、夜視系統、天文望遠鏡及半導體傳感器等應用領域更有前景。
硅太陽能電池的效率通常只能達到20%。而采用鎵氮砷(GaNAs)合金材料造出的多帶型太陽能電池效率超過了40%;而另一種用砷化鎵造出的薄膜太陽能電池，通過釋放更多光子而不是吸收更多，也達到了最高轉化率28.4%的記錄;工程師首次用噴墨打印技術造出廉價的CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能電池。
化學家用鎳鈷催化劑造出“人造樹葉”，光合效率是自然樹葉10倍，能在簡單的條件下將水分解為氫氣和氧氣;能源部研發(fā)出以水制氫的“人造酶”，與天然酶相比，將制氫速度提高10倍。
鋰離子電池花樣繁多，科學家研制出一種柔韌且透明的電池讓人們更靠近全透明手機;還有一種碳纖維鋰空氣電池，比其他碳電極有更多孔，能量密度是目前可充電鋰離子電池的4倍;此外，還研制出針對鋰離子電池的電極，允許電池保有比現有技術高10倍的電量，充電率也提升10倍。
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