太陽能清潔而豐富。但是當太陽沒有照射時，你必須將能量存儲在電池中或通過一種稱為光催化的過程-其中太陽能用于制造燃料。在光催化水分解中，太陽光將水分離成氫氣和氧氣。然后氫和氧可以在燃料電池中重新組合以釋放能量。

根據(jù)AIP出版社發(fā)表的一篇新發(fā)表的應(yīng)用物理快報的論文，現(xiàn)在，一種新的材料-鹵化物雙鈣鈦礦-可能具有分裂水的正確性質(zhì)。

“如果我們能夠提出一種可用作水分解光催化劑的材料，那么這將是一個巨大的突破，”該論文的共同作者FelicianoGiustino說。

研究人員之前已經(jīng)嘗試過許多光催化材料，如二氧化鈦(TiO2)。盡管二氧化鈦可以利用太陽光來分解水，但它效率低，因為它不能很好地吸收可見光。到目前為止，沒有用于一般水分解的光催化材料已經(jīng)商業(yè)化。

使用超級計算機計算四種鹵化物雙鈣鈦礦的量子能態(tài)，牛津大學的GeorgeVolonakis和Giustino發(fā)現(xiàn)Cs2BiAgCl6和Cs2BiAgBr6是有前途的光催化材料，因為它們比TiO2更好地吸收可見光。它們還產(chǎn)生電子和空穴(沒有電子的正電荷)，它們具有足夠的能量(或接近理想的能量)以將水分解成氫和氧。

Giustino說，很少有其他材料同時具備所有這些功能。“我們不能說這肯定會起作用，但這些化合物似乎具有所有合適的特性。”

Giustino和他的團隊最初發(fā)現(xiàn)這種類型的鈣鈦礦，同時尋找制造太陽能電池的材料。在過去幾年中，鈣鈦礦作為材料引起了人們的興趣，通過將鈣鈦礦電池直接集成到高效硅電池上的串聯(lián)設(shè)計提高了硅基太陽能電池的效率，但它們含有少量鉛。如果將它們用于太陽能發(fā)電場的能量收集，鉛可能會對環(huán)境造成潛在危害。

2016年，研究人員利用計算機模擬識別替代材料，發(fā)現(xiàn)了一種新型的無鉛鈣鈦礦，具有高效太陽能電池的潛力。本文表明這些新材料也可能分裂水。“這些新的雙鈣鈦礦不僅有望成為串聯(lián)太陽能電池的補充材料，而且在光催化等領(lǐng)域也具有前景，”Volonakis說。

盡管這些化合物形成了完美的晶體，但新的分析仍然是理論上的。作者說，下一步是讓實驗者看看材料是否在現(xiàn)實世界中起作用以及預測。與此同時，研究人員正在使用他們的計算技術(shù)來探索這些雙鈣鈦礦是否具有對光探測器等其他應(yīng)用有用的特性。