热电材料是可以实现热能和电能直接相互转换的清洁能源材料，是太阳能全光谱高效发电和工业余热热电发电等前瞻性、战略性新能源及节能技术的关键材料，其转换效率由材料热电性能优值ZT决定。利用热电材料对约占太阳能42%、对晶硅光伏电池是废热的红外光进行热电转换，结合光电材料对紫外-可见光进行光电转换，建立太阳能热电-光电复合发电新模式，可开辟太阳能全光谱高效发电的新途径。我国每年排放工业废热超过十万亿千瓦时，约占我国能源消耗总量的50%，其中约60%的废热是温度在200～500℃的低密度分布式余热、尚未有效利用，非常适合用热电材料进行直接热电转换回收利用。但高性能热电材料及器件技术发展十分缓慢，成为制约这些重要新能源及节能技术发展的重大瓶颈。传统技术制备的热电材料ZT值很低、只有0.8～1.0，制备周期长达2～10天，器件效率只有3～4 %，中温无铅热电器件是空白，高性能热电材料的快速制备和高效热电器件的集成制造是国际性难题。美国能源部到2015年的热电材料研究目标是规模化制备的材料ZT值达到1.5、器件效率达到10%。 本项目取得了如下创新成果： 1、发明了熔体旋甩集成放电等离子体烧结（MS-SPS）的热电材料快速非平衡制备新技术，获得了低温和中温两大类10余种高性能热电材料，热电性能提高30～50%，制备周期缩短80%以上，解决了高性能热电材料高效制备国际性难题。批量制备的Bi2Te3低温材料ZT值达1.56，CoSb3中温材料ZT值达1.50。2、发明了中温热电器件新型电极与结合技术，解决了制约中温器件发展的界面热稳定性低的难题；发明了中、低温热电器件π型互联及封装一体化集成技术，在国际上率先形成商品化制造中温无铅热电器件能力。CoSb3器件效率达8.1%、填补了中温无铅热电器件国际空白，Bi2Te3/CoSb3级联器件效率达10.1%。 3、发明了太阳能热电－光电复合发电系统的优化设计方法和集成技术，建立了太阳能红外光热电发电和紫外-可见光光伏发电的复合发电新模式，解决了高倍聚光条件下巨大热负荷引起的光伏电池性能劣化的难题。研制出国际首台5kW太阳能复合发电系统，其发电效率由晶硅光伏系统的约16%提高到21.8%。项目整体技术已实现产业化，近3年制备的高性能热电材料达6.15吨、热电致冷和发电系统新产品累计增加销售收入4.83亿元、利润1.07亿元。太阳能热电－光电复合发电新技术已列入863计划，应用于在青海建设100 kW、1000倍聚光太阳能热电－光电复合发电系统。项目首创的MS-SPS技术被美国能源部列为高性能热电材料关键制备技术，获国际热电学会Goldsmid奖2项。项目发明成果为我国重要新能源及节能技术的发展提供了关键材料支撑，促进了我国热电应用领域的技术进步，开辟了太阳能全光谱高效发电利用的新方向，同时提升了我国热电科学技术的核心竟争力和国际影响。项目成果已获2013年教育部技术发明一等奖1项，国家授权发明专利10项，发表国际期刊论文25篇。