美国能源部科学局在近期发布的能源前沿研究中心（EFRCs）太阳能研究进展2015年秋季简报^[1]指出，32个EFRCs中约有一半都开展了太阳能基础科学研究和技术开发。主要集中在三个方面：发明利于吸收阳光的新材料，提高太阳能的利用效率，以及寻找能量转化的新途径。

1、在发明新材料方面，新一代材料设计研究中心（CNGMD）和功能层状材料计算设计研究中心（CCDM）的科学家通过材料计算预测大量未发明材料的性能，并运用先进的实验技术合成最有前景的备选材料。极端环境研究中心（EFree）的研究人员也运用相似的途径，通过高温高压等极端环境合成新材料。而在阿贡西北太阳能研究中心（ANSER）的科学家正在开发新材料用于发电和生产燃料，他们利用不同形态的碳制造太阳电池吸收阳光，将催化剂颗粒嵌入到高度多孔结构中制氢，并开发催化材料在光照下将氮气转化成氨。先进光物理研究中心（CASP）和激子研究中心（CE）关注于材料中光吸收和电子运动的基础过程，CASP研究人员一直在研发小型的光吸收和发射粒子，近期研究发现了一种包含铜、铟、硒、硫的新晶体材料，可以用于制造廉价太阳电池。CE研究人员持续探索激子裂变的新物理机制，有潜力减少太阳电池热损失并提高电力产出。

2、在提高太阳能利用效率方面，能源转换光与材料相互作用研究中心（LMI）正在探索一种能够高效利用阳光全谱段的新方法，包括合成最大化吸收的新材料，循环利用未吸收光，以及聚光等，科学家已示范了通过分光和利用不同波段光谱的太阳电池具有高转化效率。光合天线研究中心（PARC）正在深入研究生物光合作用，并希望通过结合生物学和人造材料来提高阳光收集效率。仿生能源科学研究中心（CBES）致力于结合生物学和人造材料设计仿生材料。

3、在寻找能量转化的新途径方面，生物质直接催化转化生物燃料研究中心（C3Bio）和生物电子传输与催化研究中心（BETCy）正在探索利用太阳能将生物质转化为生物燃料，其中C3Bio关注生物质制生物燃料的化学过程及优化，BETCy研究酶中电子和离子的流动以优化微生物制生物燃料。太阳能燃料研究中心（UNC）和分子电催化研究中心（CME）正在设计和开发太阳能制燃料装置，其中位于固液交界面的分子可以吸收阳光并催化分解水和转化CO2制燃料。固态太阳能-热能转换研究中心（S3TEC）正在发展一种太阳热能利用技术，通过热光伏电池和温差效应等多种途径将热能转化为电能，研究人员利用模拟和实验工具推进对纳米尺度热传导的认知。                

 （曹光明 陈伟）