Abstract The combination of the ability to absorb most of the solar radiation and simultaneously suppress infrared re-radiation allows selective solar absorbers (SSAs) to maximize solar energy to heat conversion, which is critical to several advanced applications. The intrinsic spectral selective materials are rare in nature and only a few demonstrated complete solar absorption. Typically, intrinsic materials exhibit high performances when integrated into complex multilayered solar absorber systems due to their limited spectral selectivity and solar absorption. In this study, we propose CoSb x (2 < x < 3) as a new exceptionally efficient SSA. Here we demonstrate that the low bandgap nature of CoSb x endows broadband solar absorption (0.96) over the solar spectral range and simultaneous low emissivity (0.18) in the mid-infrared region, resulting in a remarkable intrinsic spectral solar selectivity of 5.3. Under 1 sun illumination, the heat concentrates on the surface of the CoSb x thin film, and an impressive temperature of 101.7 °C is reached, demonstrating the highest value among reported intrinsic SSAs. Furthermore, the CoSb x was tested for solar water evaporation achieving an evaporation rate of 1.4 kg m −2 h −1 . This study could expand the use of narrow bandgap semiconductors as efficient intrinsic SSAs with high surface temperatures in solar applications.

Solar water evaporation is vital for addressing global water scarcity, particularly in regions with limited freshwater. Through the utilization of photothermal materials, solar water evaporation harnesses solar radiation to generate heat, which in turn accelerates the evaporation of water, producing clean drinking water. Subsequently, the vapor is condensed to produce fresh water, offering a sustainable solution to water scarcity. This research field has garnered immense scientific interest, with over six thousand publications. Reported solar absorber evaporation rates exceed 100 kg m−2 h−1 under one sun irradiation, far surpassing the theoretical limit of 1.47 kg m−2 h−1 achievable on two-dimensional absorber surfaces, assuming constant latent heat at 2444 J g−1. This review addresses this significant discrepancy in theoretical and practical values. A cut-off of 3 kg m−2 h−1 (under one sun irradiation) is considered to narrow focus, facilitating analysis of high-rate evaporators. Critical challenges and factors contributing to high evaporation rates are discussed, providing comprehensive insights into field advancements.

Inorganic black materials possessing hydrophilicity are scarce but can be of great importance in areas such as solar water evaporation and solar steam generation. Herein, for the first time, transition‐metal selenite hydrates (specifically, Earth‐abundant metals Ni and Co) not only possess high solar absorbance (>96 %) in the solar spectral range (UV–vis–NIR) but also excellent hydrophilicity, which plays a key role in water transport in the solar steam generation. The hydrophilic behavior in selenite hydrates originates from trapped “water of hydration” inside its crystal lattice, which can easily form hydrogen bonds with other water molecules, facilitating water transport. Owing to the abovementioned properties, the studied selenite hydrates are tested for solar water evaporation, showing excellent water evaporation rates of 1.83 and 2.34 kg m −2 h −1 for nickel selenite hydrate and cobalt selenite hydrate, exceeding the theoretical limit of 1.47 kg m −2 h −1 .

The Fe 2 TiSn based Heusler alloys were synthesized and studied. The samples were fabricated by a combination of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) followed by spark plasma sintering (SPS). An optimal mechanical activation (MA) regime, favoring for successful SHS process was experimentally defined for the stoichiometric mixture of elements powder. The phase evolution of the Fe 2 TiSn i-x Si x ( x = 0, 0.10, 0.15, 1) compound and the morphology of a bulk specimens were studied. It was shown that with the presence of an impurity side phase Fe 2 Ti the electrical resistivity of material decreased by an order of magnitude, while the Seebeck coefficient remains unchanged in the range from 3 to 8 μ V K −1 .

Abstract The combination of the ability to absorb most of the solar radiation and simultaneously suppress infrared re-radiation allows selective solar absorbers to maximize solar energy to heat conversion, which is critical to several advanced applications 1,2 . The intrinsic spectral selective materials are rare in nature and only a few demonstrated complete solar absorption 3 . Typically, intrinsic materials exhibit high performances only when they are integrated as a component in multilayered complex solar absorbers, due to their limited spectral selectivity and solar absorption 4 . In this study, we propose CoSb x (2<x<3) as a new and highly efficient selective solar absorber. The low bandgap nature of CoSb x endows broadband solar absorption of 0.98 over the solar spectral range and simultaneous low emissivity (0.18) in the mid-infrared region. Here we report a high intrinsic spectral solar selectivity of 5.4 for the nanostructured narrow bandgap semiconductor CoSb x . Under 1 sun illumination, the heat concentrates on the surface of the thin film of CoSb x , and a high temperature of 101.7 °C is reached, demonstrating the highest value among reported selective solar absorbers. Furthermore, the CoSb x was tested for solar water evaporation achieving an evaporation rate of 1.4 kg∙m -2 ∙h -1 . This study may broaden the application of narrow bandgap semiconductors for use as highly efficient intrinsic selective solar absorbers and high surface temperature usage under solar illumination.

Solar water evaporation offers a promising solution to address global water scarcity, utilizing renewable energy for purification and desalination. Transition-metal selenite hydrates (specifically nickel and cobalt) have shown potential as solar absorbers with high evaporation rates of 1.83 and 2.34 kg∙m