二维材料结合极化并产生光伏效应

研究人员首次发现了一种从某些非光伏、原子平面 (2D) 材料中获得极性和光伏行为的方法。关键在于材料的特殊排列方式。由此产生的效应不同于太阳能电池中常见的光伏效应，并且可能优于这种效应。

太阳能被认为是摆脱化石燃料的关键技术。研究人员不断创新更有效的方法来产生太阳能。其中许多创新来自材料研究领域。东京大学应用物理系的研究员 Toshiya Ideue 和他的团队对二维材料的光伏特性及其这些材料相遇的界面很感兴趣。

“很多时候，多种 2D 材料的界面与单独的晶体表现出不同的特性，”Ideue 说。“我们发现，当以非常特殊的方式堆叠时，通常不会表现出光伏效应的两种特定材料会产生光伏效应。”

这两种材料是硒化钨(WSe 2)和黑磷(BP)，两者具有不同的晶体结构。最初，这两种材料都是非极性的(没有优选的传导方向)并且在光照下不会产生光电流。然而，Ideue 和他的团队发现，通过以正确的方式将 WSe 2和 BP片堆叠在一起，样品表现出偏振，当光线投射到材料上时，它会产生电流。即使照射区域远离样品两端的电极，也会发生这种效应;这与普通光伏效应的工作方式不同。

这种行为的关键是 WSe 2和 BP 对齐的方式。BP 的晶体结构在一个平面上具有反射或镜面对称，而 WSe 2具有三条镜面对称。当材料的对称线对齐时，样品获得极性。这种层层叠叠是一项精细的工作，但它也向研究人员揭示了仅通过观察材料的普通形式无法预测的新特性和功能。

“我们面临的最大挑战将是找到具有更高发电效率的 2D 材料的良好组合，并研究改变堆叠角度的影响，”Ideue 说。“但是发现材料前所未有的新兴特性是非常有意义的。希望有一天这项研究可以改进太阳能电池板。我们希望探索纳米材料中更多前所未有的特性和功能。”

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