本研究郑州大学宋东兴、王珂等人开发了一种基于降冰片二烯（NBD）分子的固态光热储能薄膜，通过光异构化反应将太阳能转化为化学能，并在加热时以热能形式释放。研究评估了四种NBD分子的光吸收性能、储能性能、拉伸强度和导热性。其中，NBD4薄膜表现出最高的储能密度，达到 202 J g⁻¹。研究还从微观角度分析了不同取代基和聚苯乙烯（PS）浓度对NBD性能的影响机制。将该固态光热储能薄膜与光伏电池集成后，可吸收紫外光，降低光伏电池温度约5°C，并将紫外光子储存为化学能，系统整体效率提升约3%。此外，储能后的NBD薄膜还可与热电发电机结合，将储存的能量转化为电能，提升热电转换效率。本研究提出的固态薄膜有效解决了液态系统热稳定性差和泄漏问题，同时与现有光伏组件完全兼容，提升了太阳能的存储与释放效率。
文章亮点：
- 高能量密度的固态储能薄膜NBD4固态薄膜储能密度高达 207 J g⁻¹，优于多数传统相变材料和同类分子系统，具备优异的长期循环稳定性。
- 光伏-热电协同增效薄膜集成光伏电池后，可降低其工作温度约5°C，并将紫外光转化为化学能储存，系统整体效率提升约3%；结合热电模块后，可延缓热端温度下降，提升热电输出。
- 微观机制与材料优化通过量子化学与分子动力学模拟，揭示了取代基与PS浓度对光吸收、分子扩散与能量存储的影响机制，为高性能MOST系统设计提供了理论依据。
W. Tian, Y. Han, F. Song, J. Fu, K. Wang, and D. Song, “ Solid-State Norbornadiene Photothermal Films for Efficient Solar Energy Storage.” Adv. Funct. Mater. (2025): 2507162.
https://doi.org/10.1002/adfm.202507162
