陽光是取之不盡、用之不竭的能源，利用陽光發電是可再生能源的基石之一。落在地球上的陽光中，超過40% 屬於紅外線、可見光和紫外線光譜； 然而，當前的太陽能技術主要利用可見光和紫外線。利用全光譜太陽輻射的技術（稱為全太陽能利用）仍處於起步階段。

（左）單個銅摻雜鎢酸納米晶體； （右）納米晶體的原子分辨率圖像。北海道大學工程學院助理教授Melbert Jeem 和Seiichi Watanabe 教授領導的研究小組合成了摻雜銅的鎢酸基材料，該材料具有全太陽能利用率。他們的研究結果最近發表在《先進材料》雜誌上。Jeem 解釋道：“目前，太陽輻射的近紅外和中紅外光譜（800 nm 至2500 nm）尚未用於發電。鎢酸是開發可能利用該光譜的納米材料的候選材料，因為它擁有帶有吸收這些波長的缺陷的晶體結構。”鎢酸晶體從紫外光到紅外光的相對光吸收總結。1、5和10是導致納米晶體光臨界的銅濃度。圖片來源：Melbert Jeem 等人。先進材料。2023 年7 月29 日

科學家們使用他們之前開發的光製造技術，即微晶的水下光合成，來合成摻雜不同濃度銅的鎢酸納米晶體。分析了這些納米晶體的結構和光吸收性能； 測量了它們的光熱、光輔助水蒸發和光電化學特性。銅摻雜氧化鎢納米晶體吸收整個光譜的光，從紫外線到可見光再到紅外線； 當銅摻雜量為1%時，紅外光吸收量最大。1%和5%銅摻雜納米晶表現出最高的溫升（光熱特性）； 1% 銅摻雜晶體還表現出最大的水蒸發效率，約為每小時每平方米1.0 千克。對1% 銅摻雜納米晶體的結構分析表明，銅離子可能會扭曲氧化鎢的晶體結構，從而導致吸收光時觀察到的特性。“我們的發現標誌著能夠合成和利用全太陽能的納米晶設計的重大進步，”渡邊總結道。“我們已經證明，銅摻雜通過全太陽能利用賦予鎢酸納米晶體多種特性。 這為該領域的進一步研究以及應用程序的開發提供了一個框架。”