您见过薄如蝉翼的钨制太阳能电池吗？

可折叠的手机？可充电的衣服？或者是能当空调的玻璃？这些东西要用什么造呢？全世界的科学家都在寻找答案。不过最近，人类又朝梦想迈进了一步，科学家们找到了可以用来制造这些高科技产品的关键性原材料。

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这种材料就是二硒化钨（WSe₂）,二硒化钨是一种新型单层二维材料，人们称之为过渡金属二硫属元素化物（TMD），TMD家族的明星还有二硫化钨、二硫化钼、二硒化钼、黑磷等，和石墨烯一样，它们都被称为二维材料。近年来，这些材料将工业发展带入了更高的科技领域，石墨烯被誉为新材料之王，二硫化钨、二硒化钨、二硫化钼亦以后起之秀之姿而被广泛关注，在材料界风生水起。中钨在线今天要介绍的主角是二硒化钨，据说，中国、美国、欧盟、日本等科技强国都在研究如何用二硒化钨制造薄膜式太阳能电池。

石墨烯为超薄材料的应用开启了先河，但更新型的单层材料也开始攻城拔寨。研究人员发现，单层材料二硒化钨（WSe₂）在太阳能电池中具有很大的应用潜力，可以使太阳能电池变得透明，甚至是柔性的，赋予太阳能电池无限的拓展空间，这几乎是全世界科研人员广为认可的看法。

尽管石墨烯-单层碳-对于电子学具有优于传统材料的优势，包括非常高的电导率，但并不代表石墨烯就是万能的，商业媒体对于石墨烯的宣传往往言过其实。单从太阳能电池来讲，石墨烯作为光检测器很好，但是石墨烯是零带隙材料，这就代表着它不能将太阳能辐射转换成有用的电流。因此，石墨烯除非复杂的改性和修饰，否则它是不太适合于生产太阳能电池的，目前石墨烯连大规模量产都存在瓶颈，还要改性，除了麻烦还是麻烦。

奥地利维也纳科技大学的研究团队认为，二硒化钨的结构是由平面上方和下方的硒原子连接的钨原子平面组成的，WSe₂是透明的，可透过95％的可见光，但能将剩下的5％的十分之一转化为电能，占总能量的二十分之一。堆栈层增加了效率，但也降低了透明度。研究人员表示：“我们正在设想玻璃幕墙上的太阳能电池层，让部分光线进入建筑物，同时还能产生电力。

日本东北大学的研究团队也在薄膜太阳能电池方面取得了突破，研究人员开发了一种创新的方法，用原子级薄的二硒化钨制造半透明和柔性的太阳能电池。研究人员说，用金属二硫属元素化物（TMD）制造太阳能电池，结构简单又容易扩展，新技术使用肖特基型配置，功率转换效率可以提高到0.7％，这是目前垂直结构的薄膜式太阳能电池的最高值。在大型透明柔性衬底上制造的器件也观察到清晰的发电。

日本科学团队认为“透明和半透明的太阳能电池可以多种方式使用，这种新型的太阳能电池很可能会应用到我们日常生活中。”作为下一代智慧太阳能电池，透明或半透明的太阳能电池具有优异的机械灵活性，它们可以用在窗户，个人计算机和手机，人体皮肤的表面上。

不同于日本和欧洲的垂直堆栈结构，美国麻省理工和华盛顿大学的研究团队则侧重于研究大功率薄膜式太阳能电池，研究人员结合并重新安排了不同的半导体来创建的横向异质结构，他们希望将改变太阳能电池，自供电纳米电子以及超薄，透明，柔性器件的制造。为了充分利用这些二维材料的特殊性能，美国团队创建了具有侧向WSe₂-MoS₂异质结的单层，并将其结合到太阳能电池中。在仿真的阳光下，电池比垂直堆栈的等效电池获得更高的电力转换效率。为超薄的光伏器件为太阳能技术的发展奠定了坚实的基础，发电效率得到了极大的提高。

美国科学家解释说：“我们的结构比垂直堆栈的组件更清洁和更理想，因为我们不需要多步转换程序。此外，横向异质结大部分保持其效率，尽管改变入射光的方向，但却能够从任何方向获取光线，这意味着昂贵的太阳能跟踪系统将变得多余，未来，新的材料将取代现有的硅材料成为太阳能电池的主力，成本更低，性能更好，不占空间，美国人甚至还想到了新材料的军事用途，例如给特种部队换上能发电的衣服，那么在野外，士兵将可以使用更多的先进装备。

毫无疑问，柔性、近似透明且具有1.6eV的直接带隙使单层WSe₂将满足未来电子器件和光电子器件的大部分需求，特别是太阳能电池领域。钨丫群的一些网友认为，钨在未来的国家新能源计划中根本没有任何用武之地，其实是很片面的看法，不仅是二硒化钨、二硫化钨、还是二硫化钼，在未来都是作用可以比肩石墨烯的重要原材料。

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