2026年1月6日，西安交通大学材料创新设计中心周健教授课题组在Advanced Materials上发表综述文章，系统总结了体光伏效应（Bulk Photovoltaic Effect）在量子材料中的最新研究进展与发展趋势，并围绕“机理—材料—性能调控”这一主线，全面梳理了该领域近年来的关键突破。

图1 体光伏效应及其相关物理性质

传统光电产生机制主要依赖于 p–n 结和内建电场，其光电转化效率受限于Schokley-Queisser极限，并且开路电压受限于半导体能隙。体光伏效应作为一种二阶非线性光学响应，可在单一非中心对称材料中直接将光照转化为直流电流，不需要复杂的异质结构设计，其产生的开路电压不受带隙限制，展现出突破 Shockley–Queisser 极限的独特优势，为新一代高效光伏与光电功能器件提供了新的物理路径。近年来体光伏效应的理论和实验逐渐引起了物理学、材料学研究的广泛兴趣，有必要系统回顾其研究脉络并展望前景。

图2 体光伏效应的历史发展和典型材料

本文首先系统回顾了体光伏效应的微观起源，重点综述了移位电流（shift current）和弹道/注入电流（ballistic / injection current）两种核心机制，并从对称性和量子几何的角度阐明了它们与能带结构、贝里联络之间的内在联系。在材料体系方面，重点综述了三大类具有代表性的体光伏效应平台：（1）以铁电和压电材料为代表的具有电极化序参量材料，尤其是钙钛矿结构以及若干新兴的极性材料，其晶体结构的中心对称破缺和可调控的极性为体光伏效应提供了最经典、也是最成熟的实现途径；（2）磁性材料体系，主要包括反铁磁和螺旋磁序材料，其中时间反演对称的破缺引入了新的磁性体光伏效应机制，显著拓展了这一非线性光响应的对称性限制；（3）具有电子拓扑性的量子材料，如拓扑绝缘体和拓扑半金属等，这类体系依托能带反转、能带交叉以及强烈的带间跃迁特征，在可见光到红外甚至太赫兹波段展现出异常增强的体光伏响应，为提高光电转化效率提供了新的材料设计思路。

此外，文章还系统列举了所有对称群下的不同体光体响应张量元对称性规则，为今后理论和实验研究提供了参考。并且讨论了提高体光伏效应强度的通用策略，包括降低有效带隙、引入能带反转或交叉、以及多种序参量（电荷序、磁序、拓扑序）之间的协同作用。最后，从理论建模、实验表征和实际应用三个层面总结了该领域面临的关键挑战，明确指出了未来在材料设计、效率提升和器件集成方面值得重点关注的问题。本文由周健教授其及课题组成员赵艺薇、薛倩倩、穆星池、崔寒立同学共同完成撰写和总结，并受到国家自然科学基金面上项目的资助。