众所周知，太阳能是清洁无污染且可以广泛使用的能源之一。但是，当没有太阳光时，人们需要把这些能量储存在电池中或者说通过光催化过程将太阳能转化为其它能源，例如通过光催化将太阳能转化成电能。 

太阳能清洁且丰富，但是当太阳不发光的时候，需要将电能储存在电池内，这个过程被称为光催化。在光催化水分解过程中，阳光将水分解成氢和氧，然后在燃料电池中重新组合，释放能量。日前发表在Applied Physics Letters上的一篇文献中报导了一类新材料——卤化物双钙钛矿，这种材料可能具有适当的性质可以用来分解水。图片中展示的是可作为新型潜在的光催化剂的无铅卤化物双钙钛矿材科。
图片来源：George Volonakis

      在光催化分解水的过程中，阳光将水分解为氧气和氢气。随后，氧气和氢气在燃料电池中可以再次组合并释放能量。

      现在，根据最近发表在Applied Physics Letters上的一篇论文，来自美国物理学会的研究员发现了一种叫做卤化物双钙钛矿的新型材料，它可能拥有捕获太阳能并将水分解成氧气和氢气的优异性质。

      本论文的共同作者Feliciano Giustino说：“如果我们能找到一种可以作为水分解光催化剂的材料，那将是一个巨大的突破”。

      科学家已经测试了许多光催化材料，例如二氧化钛(TiO₂)。虽然TiO₂可以利用阳光来分解水，但是它不能充分的吸收可见光，因此分解效率并不高。到目前为止，在商业上还没有出现合适的可用于一般水分解的光催化材料。

      来自牛津大学的George Volonakis 和 Giustino 使用超级计算机计算了四种卤化物双钙钛矿的量子能态，随后他们发现Cs₂BiAgBr₆和Cs₂BiAgCl₆是潜在的光催化材料，因为与二氧化钛相比，它们能更好地吸收可见光。此外，这些材料会产生电子和空穴(正电荷不存在电子)，这些电子和空穴拥有足够的能量可以将水分解为氧气和氢气。

      Giustino说，只有一些材料同时拥有所有这些特征。 “我们不能说这肯定会起作用，但这些化合物似乎具有所有正确的性质。”

      只有一些材料同时拥有所有的这些特征。 Giustino说：“我们不能说这肯定会起作用，但这些化合物似乎具有所有我们需要的性质。”

      这种类型的钙钛矿最初是由Giustino和他的团队在开发太阳能电池材料时发现的。在过去的几年中，钙钛矿被用作制备太阳能电池，并通过串联设计来提高硅基太阳能电池效率，这引起了科学界很大的兴趣。这些设计将钙钛矿太阳能电池直接集成到高效硅电池上，但这种电池也存在少量的铅。因此如果它们被用在太阳能农场收集能量，铅可能会带来潜在的环境危害。

      2016年，研究人员使用计算机模拟来寻找替代材料，最终他们发现了一种新型无铅钙钛矿材料，这种材料拥有着制备高效率太阳能电池的潜在应用前景。现在也有一些论文已经证实了这些新型材料可能可以用来分解水。Volonakis说：“这些新的双钙钛矿不仅可以作为串联太阳能电池的补充材料，而且在光催化等领域也很有应用前景。” 

      尽管如此，现在的分析都是假设，因为理论假定的化合物是由完美的晶体组成的。作者进一步说道，现在要由实验研究者来试验这种预测中的新材料是否在现实测试中同样有效。同时，研究小组正在使用其计算方法来探索这些双钙钛矿是否具有一些可用于其他领域(如光探测器)的特性。