一种捕捉太阳能并将水分解成氢气和氧气的新材料

　　分析测试百科网讯 众所周知，太阳能清洁且丰富，但是当太阳不发光时，人类必须将能量储存在电池中或通过光催化过程来储存能量。在光催化水分解中，光将水分离成氢气和氧气。然后，氢和氧可以在燃料电池中重新结合以释放能量。

　　根据AIP出版社发表在Applied Physics Letters杂志上的一篇新文章，最近，一类卤化物双钙钛矿的新材料可能具有合适的分解水的特性。“如果我们能够提出一种可用作水分解光催化剂的材料，那么这将是一个巨大的突破，”论文的一名合着者Feliciano Giustino说。研究人员曾尝试过许多光催化材料，如二氧化钛（TiO2）。 虽然二氧化钛可以利用阳光来分解水，但效率不高，因为它不能很好地吸收可见光。到目前为止，没有用于一般水分解的光催化材料已经商业化。

　　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，结果发现Cs2BiAgCl6和Cs2BiAgBr6是具有研究前景的光催化材料，因为它们吸收可见光的能力比TiO2好得多。此外，它们还产生具有足够能量（或接近理想能量）的电子和空穴（正电荷不存在电子），这些电子和空穴可以将水分解成氢和氧。

　　Giustino说，很少有其他材料同时具备所有这些功能。“我们不能说这一定会奏效，但这些化合物似乎具有所有正确的特性。”

　　Giustino和他的团队最初在寻找制造太阳能电池的材料时发现了这种类型的钙钛矿。 在过去的几年中，钙钛矿材料通过串联设计将钙钛矿电池直接集成到高效硅电池上从而提高了硅基太阳能电池的效率, 但它们含有少量铅 如果它们被用于太阳能农场的能量收集，铅可能会造成潜在的环境危害。

　　2016年，研究人员利用计算机模拟来识别替代材料从而发现了一种新型无铅钙钛矿，其具有高效太阳能电池的潜力。 本文的研究表明这些新材料也可能会分解水。 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前景，”Volonakis说。

　　尽管如此，新材料的分析仍然是理论性的，假设化合物形成完美的晶体。文章作者说，接下来的一步是让实验主义者看看这些材料是否在现实世界以及预测中发挥作用。与此同时，研究人员正在使用他们的计算技术来探索这些双钙钛矿是否具有对光探测器等其他应用有用的特性。