您見過薄如蟬翼的鎢制太陽能電池嗎？

可折疊的手機？可充電的衣服？或者是能當空調的玻璃？這些東西要用什麼造呢？全世界的科學家都在尋找答案。不過最近，人類又朝夢想邁進了一步，科學家們找到了可以用來製造這些高科技產品的關鍵性原材料。

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這種材料就是二硒化鎢（WSe₂）,二硒化鎢是一種新型單層二維材料，人們稱之為過渡金屬二硫屬元素化物（TMD），TMD家族的明星還有二硫化鎢、二硫化鉬、二硒化鉬、黑磷等，和石墨烯一樣，它們都被稱為二維材料。近年來，這些材料將工業發展帶入了更高的科技領域，石墨烯被譽為新材料之王，二硫化鎢、二硒化鎢、二硫化鉬亦以後起之秀之姿而被廣泛關注，在材料界風生水起。中鎢線上今天要介紹的主角是二硒化鎢，據說，中國、美國、歐盟、日本等科技強國都在研究如何用二硒化鎢製造薄膜式太陽能電池。

石墨烯為超薄材料的應用開啟了先河，但更新型的單層材料也開始攻城拔寨。研究人員發現，單層材料二硒化鎢（WSe₂）在太陽能電池中具有很大的應用潛力，可以使太陽能電池變得透明，甚至是柔性的，賦予太陽能電池無限的拓展空間，這幾乎是全世界科研人員廣為認可的看法。

儘管石墨烯-單層碳-對於電子學具有優於傳統材料的優勢，包括非常高的電導率，但並不代表石墨烯就是萬能的，商業媒體對於石墨烯的宣傳往往言過其實。單從太陽能電池來講，石墨烯作為光檢測器很好，但是石墨烯是零帶隙材料，這就代表著它不能將太陽能輻射轉換成有用的電流。因此，石墨烯除非複雜的改性和修飾，否則它是不太適合於生產太陽能電池的，目前石墨烯連大規模量產都存在瓶頸，還要改性，除了麻煩還是麻煩。

奧地利維也納科技大學的研究團隊認為，二硒化鎢的結構是由平面上方和下方的硒原子連接的鎢原子平面組成的，WSe₂是透明的，可透過95％的可見光，但能將剩下的5％的十分之一轉化為電能，占總能量的二十分之一。堆疊層增加了效率，但也降低了透明度。研究人員表示：“我們正在設想玻璃幕牆上的太陽能電池層，讓部分光線進入建築物，同時還能產生電力。

日本東北大學的研究團隊也在薄膜太陽能電池方面取得了突破，研究人員開發了一種創新的方法，用原子級薄的二硒化鎢製造半透明和柔性的太陽能電池。研究人員說，用金屬二硫屬元素化物（TMD）製造太陽能電池，結構簡單又容易擴展，新技術使用肖特基型配置，功率轉換效率可以提高到0.7％，這是目前垂直結構的薄膜式太陽能電池的最高值。在大型透明柔性襯底上製造的器件也觀察到清晰的發電。

日本科學團隊認為“透明和半透明的太陽能電池可以多種方式使用，這種新型的太陽能電池很可能會應用到我們日常生活中。”作為下一代智慧太陽能電池，透明或半透明的太陽能電池具有優異的機械靈活性，它們可以用在窗戶，個人電腦和手機，人體皮膚的表面上。

不同於日本和歐洲的垂直堆疊結構，美國麻省理工和華盛頓大學的研究團隊則側重於研究大功率薄膜式太陽能電池，研究人員結合並重新安排了不同的半導體來創建的橫向異質結構，他們希望將改變太陽能電池，自供電納米電子以及超薄，透明，柔性器件的製造。為了充分利用這些二維材料的特殊性能，美國團隊創建了具有側向WSe₂-MoS₂異質結的單層，並將其結合到太陽能電池中。在模擬的陽光下，電池比垂直堆疊的等效電池獲得更高的電力轉換效率。為超薄的光伏器件為太陽能技術的發展奠定了堅實的基礎，發電效率得到了極大的提高。

美國科學家解釋說：“我們的結構比垂直堆疊的元件更清潔和更理想，因為我們不需要多步轉換程式。此外，橫向異質結大部分保持其效率，儘管改變入射光的方向，但卻能夠從任何方向獲取光線，這意味著昂貴的太陽能跟蹤系統將變得多餘，未來，新的材料將取代現有的矽材料成為太陽能電池的主力，成本更低，性能更好，不占空間，美國人甚至還想到了新材料的軍事用途，例如給特種部隊換上能發電的衣服，那麼在野外，士兵將可以使用更多的先進裝備。

毫無疑問，柔性,近似透明且具有1.6eV的直接帶隙使單層WSe₂將滿足未來電子器件和光電子器件的大部分需求，特別是太陽能電池領域。鎢丫群的一些網友認為，鎢在未來的國家新能源計畫中根本沒有任何用武之地，其實是很片面的看法，不僅是二硒化鎢、二硫化鎢、還是二硫化鉬，在未來都是作用可以比肩石墨烯的重要原材料。

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