太陽能作為一種清潔、可再生的能源，其高效利用一直是科研領域的重要課題。在眾多太陽能應用技術中，太陽能驅動的CO?還原制化學品技術因其獨特的優勢備受關注。該技術不僅能實現碳排放的資源化回收利用，還能將太陽能穩定存儲，為達成國家“雙碳目標”提供了綠色負碳的技術路徑。然而，傳統的單一光熱化學、光電化學、光催化CO?還原技術路線，在太陽能不同波段能量的利用上各有側重，難以實現全光譜的高效轉化利用，這在一定程度上限制了該技術的發展。

針對這一難題，科研人員提出了一種創新的解決方案。他們以聚光太陽能驅動的光熱/光電轉化模塊耦合系統為基礎，構建了全新的太陽能全光譜利用機制。該機制的核心在于將熱能傳遞給光電化學模塊，以此促進CO?的高效轉化。為了深入探究這一系統的性能，科研人員運用多物理場仿真軟件對系統進行了光熱耦合計算。計算結果顯示，該系統在光場、溫度場、流場分布上具有獨特的特點，并且明確了其工作特征。在30倍聚光條件下，系統的熱產出效率能夠達到80%，這一數據充分證明了該系統在熱能利用方面的優勢。

在太陽能的實際應用中，聚光器是提升能量密度的常用手段。通過聚光器，可以獲得更高的光電轉換效率和光熱回收效率。同時，結合光譜分頻技術，能夠實現太陽能的全光譜利用。其中，CPVT（Concentrated Photovoltaic/Thermal，聚光光電/光熱）技術因其效率、成本和靈活性方面的顯著優勢，成為了廣泛研究的對象。例如，Haussener等基于CPVT系統實現了千瓦級制氫。CPVT系統主要由光電部分與光熱部分組成，光電部分負責將短波光（400～1100 nm）轉化為電能，光熱部分則通過工質吸收長波光（>1100 nm）能量以及光電部分的冷卻熱。

不過，CPVT系統也存在一些問題。由于光電與光熱部分通過熱耦合的方式結合，二者溫度同步變化。隨著溫度升高，光電轉換效率會隨著熱回收效率的升高而下降，而且系統的集熱溫度總是低于光電的工作溫度，這導致為了保證光電的正常工作，熱產出受到限制。因此，CPVT的熱產出多應用于太陽能蒸餾、海水淡化、建筑供暖等中低溫熱利用場景。雖然這些方案解決了CPVT的熱利用問題，但卻使得光電利用和光熱利用成為兩條獨立路線，增加了系統的整體復雜性，多個環節間的能量傳遞損失也降低了太陽能的整體利用效率。如何將光電能量與光熱能量耦合利用，協同作用于產物輸出，成為了當下太陽能利用領域的研究重點。

在電催化CO?還原領域，Ag作為催化劑具有能量轉換效率高、產物選擇性高等特點，被廣泛應用于太陽能驅動的CO?還原中。同時，研究發現升高MEA（Membrane Electrode Assembly，膜電極電解池）的工作溫度，會提高CO?還原產物的法拉第效率及選擇性。基于這些特性，科研人員提出了將熱能用于電催化CO?還原的輔助供能機制，從而實現了光熱電耦合驅動的CO?還原。他們通過多物理場仿真計算，深入分析了該系統的光學及熱力學特性，并通過室外測試驗證了該系統的可行性。

室外測試結果令人振奮。與傳統的光伏/電解路線相比，引入光熱電耦合機制后，CO?還原產物CO的法拉第效率從90%提升至95%以上，并且穩定性良好。同時，CO的日產量可達26.31 L。這一成果充分證明了光熱電耦合利用機制在太陽能驅動CO?還原中的有效性，為太陽能全光譜利用提供了新的方法和思路。