热电材料的新进展有助于能源更清洁，拥有更广泛的用途。科学家发现，在一种热电材料中只需掺杂1%的稀土元素铈或镱，就可将其转换效率提高25%;将岩盐纳米晶体溶解在碲化铅内制造出的新材料热电转化效率提高到14%。还有一种新型热电半导体材料能捕获汽车排出的废热能并转化为电能，有望将现有汽车的燃油经济性提高3%到5%;此外，利用热电效应研发出的微电子机械系统热电电容器结构，能将工业过程中产生的废热变为电力。
科学家还发现，石墨烯在室温和普通光照下，能产生载流子效应而导电。这让石墨烯在太阳能电池、夜视系统、天文望远镜及半导体传感器等应用领域更有前景。
硅太阳能电池的效率通常只能达到20%。而采用镓氮砷(GaNAs)合金材料造出的多带型太阳能电池效率超过了40%;而另一种用砷化镓造出的薄膜太阳能电池，通过释放更多光子而不是吸收更多，也达到了最高转化率28.4%的记录;工程师首次用喷墨打印技术造出廉价的CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池。
化学家用镍钴催化剂造出“人造树叶”，光合效率是自然树叶10倍，能在简单的条件下将水分解为氢气和氧气;能源部研发出以水制氢的“人造酶”，与天然酶相比，将制氢速度提高10倍。
锂离子电池花样繁多，科学家研制出一种柔韧且透明的电池让人们更靠近全透明手机;还有一种碳纤维锂空气电池，比其他碳电极有更多孔，能量密度是目前可充电锂离子电池的4倍;此外，还研制出针对锂离子电池的电极，允许电池保有比现有技术高10倍的电量，充电率也提升10倍。
