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眾所周知，太陽能是清潔無污染且可以廣泛使用的能源之一。但是，當沒有太陽光時，人們需要把這些能量儲存在電池中或者說通過光催化過程將太陽能轉化為其它能源，例如通過光催化將太陽能轉化成電能。
太陽能清潔且豐富，但是當太陽不發光的時候，需要將電能儲存在電池內，這個過程被稱為光催化。在光催化水分解過程中，陽光將水分解成氫和氧，然后在燃料電池中重新組合，釋放能量。日前發表在Applied Physics Letters上的一篇文獻中報導了一類新材料——鹵化物雙鈣鈦礦，這種材料可能具有適當的性質可以用來分解水。圖片中展示的是可作為新型潛在的光催化劑的無鉛鹵化物雙鈣鈦礦材科。
圖片來源：George Volonakis
在光催化分解水的過程中，陽光將水分解為氧氣和氫氣。隨后，氧氣和氫氣在燃料電池中可以再次組合并釋放能量。
現在，根據最近發表在Applied Physics Letters上的一篇論文，來自美國物理學會的研究員發現了一種叫做鹵化物雙鈣鈦礦的新型材料，它可能擁有捕獲太陽能并將水分解成氧氣和氫氣的優異性質。
本論文的共同作者Feliciano Giustino說：“如果我們能找到一種可以作為水分解光催化劑的材料，那將是一個巨大的突破”。
科學家已經測試了許多光催化材料，例如二氧化鈦（TiO2）。雖然TiO2可以利用陽光來分解水，但是它不能充分的吸收可見光，因此分解效率并不高。到目前為止，在商業上還沒有出現合適的可用于一般水分解的光催化材料。
來自牛津大學的George Volonakis 和 Giustino 使用超級計算機計算了四種鹵化物雙鈣鈦礦的量子能態，隨后他們發現Cs2BiAgBr6和Cs2BiAgCl6是潛在的光催化材料，因為與二氧化鈦相比，它們能更好地吸收可見光。此外，這些材料會產生電子和空穴（正電荷不存在電子），這些電子和空穴擁有足夠的能量可以將水分解為氧氣和氫氣。
Giustino說，只有一些材料同時擁有所有這些特征。 “我們不能說這肯定會起作用，但這些化合物似乎具有所有正確的性質。”
只有一些材料同時擁有所有的這些特征。 Giustino說：“我們不能說這肯定會起作用，但這些化合物似乎具有所有我們需要的性質。”
這種類型的鈣鈦礦最初是由Giustino和他的團隊在開發太陽能電池材料時發現的。在過去的幾年中，鈣鈦礦被用作制備太陽能電池，并通過串聯設計來提高硅基太陽能電池效率，這引起了科學界很大的興趣。這些設計將鈣鈦礦太陽能電池直接集成到高效硅電池上，但這種電池也存在少量的鉛。因此如果它們被用在太陽能農場收集能量，鉛可能會帶來潛在的環境危害。
2016年，研究人員使用計算機模擬來尋找替代材料，最終他們發現了一種新型無鉛鈣鈦礦材料，這種材料擁有著制備高效率太陽能電池的潛在應用前景。現在也有一些論文已經證實了這些新型材料可能可以用來分解水。Volonakis說：“這些新的雙鈣鈦礦不僅可以作為串聯太陽能電池的補充材料，而且在光催化等領域也很有應用前景。”
盡管如此，現在的分析都是假設，因為理論假定的化合物是由完美的晶體組成的。作者進一步說道，現在要由實驗研究者來試驗這種預測中的新材料是否在現實測試中同樣有效。同時，研究小組正在使用其計算方法來探索這些雙鈣鈦礦是否具有一些可用于其他領域（如光探測器）的特性。
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