能源利用效率事关高质量发展。
长期以来，工业生产、交通运输、电子器件等环节会产生大量难以直接利用的余热，据公开研究估算，能量在使用过程中以废热形式散失的比例超过一半。
如何将分散、低品位的热能转化为可用电能，是推动节能减排、提升能源系统效率的重要课题。
热电技术为解决上述难题提供了直接路径。
其核心是利用温差实现发电或制冷，可在深空探测电源、集成电路散热管理以及工业余热回收等领域发挥作用。
但热电材料研发面临共性瓶颈：衡量材料转换效率的无量纲热电优值ZT，依赖塞贝克系数、电导率与热导率等参数的协同提升，而这些参数之间往往相互牵制，导致性能进一步提高难度较大。
在此背景下，层状结构材料硒化锡因具备降低参数耦合的潜力而备受关注。
以往研究更多围绕硒化锡在较低温度稳定的低对称相展开，对其在高温附近出现的高对称相的性能潜能挖掘不足；与此同时，面向应用的N型硒化锡晶体器件研究相对薄弱，制约了材料优势向工程效率的转化。
此次研究瞄准上述空白，聚焦高对称相N型硒化锡晶体的稳定与传输特性优化。
研究思路是通过大比例固溶引入高对称结构组元，拓展硒化锡高对称相的温度稳定范围，使其在更宽的工作温区保持有利于性能发挥的结构状态。
与此同时，局域晶格对称性提升带来“电荷传输更通畅、声子热输运更受抑制”的协同效应：一方面，晶格对称性的改善降低了形变势并优化载流子输运，在提高态密度有效质量与载流子浓度的同时，兼顾迁移率表现，从而增强电输运能力；另一方面，引入元素在产生应力的同时使键合作用趋于软化，进一步降低晶格热导率，强化对热传导载体的散射，从源头上减少热量“漏走”，有助于维持更大的温差驱动力。
基于上述机制，研究在673K至923K温度区间获得优异的宽温域热电性能，平均ZT达到约3.0。
更值得关注的是，团队不仅给出了材料指标，还完成了器件层面的验证：基于N型硒化锡晶体构建的单臂热电器件在572K温差条件下实现约19.1%的发电效率。
对于热电领域而言，器件效率的实测结果是连接实验室性能与工程可用性的关键环节，也为后续系统集成与规模化验证提供了可参考的技术坐标。
从影响看，这一成果至少体现出三方面意义：其一，为废热回收提供了更具竞争力的材料选择，尤其是在中高温区间有望提升能量回收效率；其二，通过“拓宽相稳定区间+提升对称性”的路线，为破解热电参数耦合难题提供了新的材料设计范式，具备向其他低对称热电体系迁移的潜力；其三，器件实证进一步缩短从材料到应用的距离，为在航天电源、工业余热发电和电子热管理等场景开展验证奠定基础。
面向下一步工作，业内普遍关注的关键仍在于工程化与可持续：包括在更复杂工况下的长期稳定性、材料与器件的一致性与可制造性、与现有热源系统的匹配效率以及成本与资源可获得性等。
通过建立更加完善的材料—器件—系统评价体系，推动从单点性能突破走向可复制、可推广的产业化路径，将是技术落地的必答题。
从实验室的晶体结构调控到工业现场的能源革命，这项研究揭示了基础科学突破对产业升级的撬动作用。
在能源利用效率决定发展质量的今天，中国科学家正通过原创性研究，为全球可持续发展提供新的科学注脚。