2018年5月8日，清华年夜学质料学院朱雄伟教授团队与相助者于英国皇家化学学会旗下的《化学学会评论》（Chemical Society Reviews）上发表了题为“基在石墨烯及过渡金属二硫属化合物范德华异质结的光伏与光电化学能量转换”（Engineering graphene and TMDs based van der Waals heterostructures for photovoltaic and photoelectrochemical solar energy conversion）的长篇综述文章，综述了基在石墨烯及过渡金属硫化物（TMDs）的二维/二维（2D/2D）、二维/三维（2D/3D）范德华异质结于太阳能转化运用方面的最新进展，会商了其与传统太阳能电池及光电极的差异性和潜于上风，分析了光电转换历程中的物理及化学和界面光生载流子传输举动，总结了差异界面调控要领对于异质结光电性能的影响，瞻望了二维质料异质结于光伏、光电化学等领域现阶段存于的问题和面对的挑战。末了针对于今朝范德华异质结太阳能电池及光电极的不足，提出了相干战略以增长其光电转换效率。

图1 二维范德华异质和光电器件示用意

石墨烯是一种由碳原子组成的稳定且可自撑持的二维质料，具备高载流子迁徙率、优良的透光性和优秀的电子传输性能。石墨烯可作为透明导电极及载流子传输层用在光伏太阳能电池。可是，零带隙石墨烯的吸光性可调性较差，没法作为吸光层用在太阳能转化。TMDs具备多种电子能带结构，涵盖了绝缘体（如HfS2）、金属（如NbS2，VSe2）、半导体（如MoS二、WS2及WSe2）等质料，于是填补了石墨烯不克不及有用接收太阳光的错误谬误。具备半导体性子的TMDs的带隙一般于1~2 eV之间，其吸光规模与太阳光谱相契合且可媲美传统窄带隙半导体质料，如Si（1.1 eV）、GaAs（1.4 eV）及CdTe（1.5 eV）。年夜部门TMDs具备怪异的能带结构，随着层数的削减，带隙逐渐增长，当质料为单层时，能带结构从块状半导体的间接带隙改变为单层半导体的直接带隙。超薄的2D TMDs具备优秀的吸光及很短的激子传输路径，理论上可降低载流子复合率，于太阳能转化方面具备很年夜的潜于运用价值。石墨烯及差异的2D TM亚洲必赢24小时客服-Ds可以组合成肆意的2D/2D及2D/3D范德华异质结同时不用思量晶格匹配的问题，为实现超薄、柔性且高效的太阳能电池提供了可能。除了了运用在太阳能电池领域，使用TMDs优秀的催化性能及稳定性，可以构建高效且稳定的范德华异质结光电极用在光电化学分化水。今朝，该类范德华异质结于太阳能转化运用方面另有处于起步阶段，太阳能转化效率有待进一步提高，于外貌和界面调控方面存于着诸多挑战。本综述论文基在石墨烯及TMDs范德华异质结于光伏及光电催化方面的运用，从基来源基本理、质料基本结构与性子、能带排布、界面调控战略、挑战与瞻望等多个方面举行了分析、会商及总结，于界面调控方面提出了有利的看法，对于范德华异质结太阳能转化器件的性能优化有主要的引导作用。本文的通信作者为清华年夜学质料学院朱雄伟教授及日本东京年夜学机械工程系基恩-杰克斯?德劳内（Jean-Jacques Delaunay）教授，第一作者为清华年夜学质料学院博士后李昌黎。其他主要作者包罗东京年夜学博士生曹祺、电子科技年夜学博士后王规则及电子科技年夜学基础与前沿研究院李严波教授。本事情遭到国家天然科学基金委基础科学中央项目及面上项目的资助。《化学学会评论》是英国皇家化学会旗下的综述类学术期刊，该期刊今朝影响因子为38.618。

论文链接：http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2018/CS/C8CS00067K

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