Kofein izboljša učinkovitost in stabilnost solarnih celic

Kofein na ljudi in živali deluje kot poživilo in dvigne energijo. Ameriško-kitajska znanstvena naveza je prišla na idejo, da bi njegovo delovanje preizkusila na solarnih celicah. Izkazalo se je, da podobno kot na živa bitja kofein deluje tudi nanje.

Kofein izboljša učinkovitost in trajnost solarnih celic. Foto: Bigstock

Raziskovalci Univerze Kalifornija (UCLA) in kitajske Solargiga Energy so odkrili, da kofein sončnim celicam pomaga, da so bolj učinkovite pri pretvorbi svetlobe v elektriko. Navedeno sicer velja le za perovskitne solarne celice. Avtorji študije tudi menijo, da bi stroškovno učinkovita tehnologija perovskitnih celic lahko konkurirala silicijevim sončnim celicam. Ugotovitve so objavili v aprilski številki revije Joule.

Iz kofeina v kavi do kofeina v solarnih celicah

Ideja je prišla kot šala ob jutranji kavi. »Nekega dne, ko smo razpravljali o perovskitnih sončnih celicah, je kolega pripomnil, da če potrebujemo kavo za povečanje energije naših telesnih celic, kaj bi se zgodilo, če bi jo dodali perovskitnim?« se začetka projekta spominja Jingjing Xue iz raziskovalne skupine prof. Yanga iz Katedre za znanost o materialih in tehniki na UCLA.

Kofein v kavi je namreč alkaloidna spojina, ki vsebuje molekule, ki bi lahko vplivale na lastnosti perovskitnih materialov. Gre za materiale s specifično strukturo, ki tvorijo plast solarnih celic. Prejšnji poskusi izboljšanja njihovih lastnosti so vključevali povečanje debeline plasti s spojinami, kot je dimetil sulfoksid, vendar rezultati niso bili obetavni.

Perovskit je mineral kalcijevega oksida, za katerega je značilna posebna kristalna struktura. Odkrili so ga leta 1839 v Uralu in poimenovali po ruskem geologu Levu Perovskemu. Foto: Rob Levinksy

Ko se je izkazalo, da ideja ni za odmet, je ekipa začela raziskovati. V perovskitni sloj štiridesetih solarnih celic so dodali kofein in s tehniko infrardeče spektroskopije (gre za metodo, ki uporablja infrardeče sevanje za identifikacijo kemičnih spojin) pregledali material, da bi ugotovili, če ga je kofein uspešno povezal.

Povečana učinkovitost in stabilnost

Nadaljnji spektroskopski testi so pokazali, da so karbonilne skupine v kofeinu reagirale s svinčevimi ioni. Zato se je znižala količina energije, ki je potrebna za aktivacijo perovskitne plasti. S tem se je učinkovitost povečala iz 17 na 20 odstotkov. Reakcija je vplivala tudi na segrevanje materiala.

Kofein je pomembno izboljšal učinkovitost celic, ki za absorpcijo sončne svetlobe uporabljajo perovskit, ni pa primeren za druge vrste solarnih celic. Foto: Rui Wang, Jingjing Xue, UCLA

Kofein je pomembno izboljšal učinkovitost celic, ki za absorpcijo sončne svetlobe uporabljajo perovskit, ni pa primeren za druge vrste solarnih celic. Edinstvena molekularna struktura kofeina omogoča interakcijo s perovskitnimi prekurzorji. To bi perovskitnim solarnim celicam lahko dalo dodatno konkurenčno prednost. Že sedaj so cenejše in bolj prilagodljive od silicijevih solarnih celic, prav tako pa jih je laže zdelovati.

»Kofein pomaga perovskitu doseči visoko kristalničnost in dobro stabilnost,« je povedal Wang. Skupina že načrtuje nadaljnje raziskave na tem področju.

PUSTITE KOMENTAR

Prosimo vpišite svoj komentar!
Prosimo vpišite svoje ime tukaj