Solenergi är ren och riklig. Men när solen inte skiner, du måste lagra energin i batterier eller genom en process som kallas fotokatalys – där solenergi används för att tillverka bränsle. Vid fotokatalytisk vattenklyvning, solljus separerar vatten till väte och syre. Vätet och syret kan sedan kombineras i en bränslecell för att frigöra energi.

Nu, en ny klass av material - halogeniddubbelperovskiter - kan ha precis de rätta egenskaperna för att dela vatten, enligt en nypublicerad tidning i Bokstäver i tillämpad fysik .

"Om vi ​​kan komma på ett material som kan vara användbart som en vattenklyvande fotokatalysator, då skulle det vara ett enormt genombrott, sa Feliciano Giustino, en medförfattare på tidningen.

Forskare har experimenterat med många fotokatalytiska material tidigare, såsom titandioxid (TiO2). Medan TiO2 kan utnyttja solljus för att dela vatten, det är ineffektivt eftersom det inte absorberar synligt ljus så bra. Än så länge, inget fotokatalytiskt material för allmän vattenklyvning har blivit kommersiellt tillgängligt.

Använda superdatorer för att beräkna kvantenergitillstånden för fyra haliddubbelperovskiter, George Volonakis och Giustino, båda vid University of Oxford, fann att Cs2BiAgCl6 och Cs2BiAgBr6 är lovande fotokatalytiska material eftersom de absorberar synligt ljus mycket bättre än TiO2. De genererar också elektroner och hål (den positivt laddade frånvaron av elektroner) som har tillräcklig energi (eller nästan idealiska energier) för att dela vatten i väte och syre.

Väldigt få andra material har alla dessa egenskaper på en gång, sa Giustino. "Vi kan inte säga att det här kommer att fungera säkert, men dessa föreningar verkar ha alla de rätta egenskaperna."

Giustino och hans team upptäckte ursprungligen denna typ av perovskit när de letade efter material för att tillverka solceller. Under de senaste åren, perovskiter har väckt intresse som material för att öka effektiviteten hos kiselbaserade solceller genom tandemdesigner som integrerar en perovskitcell direkt på en högeffektiv kiselcell, men de innehåller en liten mängd bly. Om de användes för energiskörd i en solcellsfarm, blyet kan utgöra en potentiell miljöfara.

2016, använda datorsimuleringar för att identifiera alternativa material, forskarna hittade en ny typ av blyfri perovskit med potential för högeffektiva solceller. Detta dokument visar att dessa nya material också kan dela vatten. "Dessa nya dubbla perovskiter är inte bara lovande som ett komplementmaterial för tandemsolceller, men de kan också vara lovande inom områden som fotokatalys, " sa Volonakis.

Fortfarande, den nya analysen är teoretisk, antar att föreningarna bildar perfekta kristaller. Nästa steg, författarna sa, är för experimentalister att se om materialet fungerar lika bra i den verkliga världen som förutspått. Sålänge, forskarna använder sina beräkningstekniker för att undersöka om dessa dubbla perovskiter har egenskaper som är användbara för andra applikationer som ljusdetektorer.