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新發現:咖啡因可以為太陽能電池提供能量

據外媒報道,科學家發現,咖啡因可以讓傳統太陽能電池更加有效地將光轉化為電能,是一種很有前途的替代品。

據加州大學洛杉磯分校(UCLA)和中國太陽能公司 Solargiga Energy的研究人員介紹,這是從他們早上喝咖啡時開的一個玩笑開始的。“有一天,我們正在討論鈣鈦礦太陽能電池,同事說,既然我們需要喝咖啡補充能量,那么鈣鈦礦呢?他們需不需要來點咖啡呢?”

研究小組因此回想起,咖啡中的咖啡因是一種生物堿化合物,含有可與鈣鈦礦材料的前體相互作用的分子結構。這種化合物具有特別的晶體結構,可在該類太陽能電池中形成捕光層。以前,為了提高這些太陽能電池的熱穩定性,研究人員曾嘗試過通過引入二甲基亞砜等化合物,來增強鈣鈦礦層,但一直難以提高電池的效率和長期穩定性。沒有人嘗試過咖啡因。研究小組意識到,他們的想法可能有些道理,開始做進一步研究。

他們在40個太陽能電池的鈣鈦礦層中加入咖啡因,并使用紅外光譜,通過紅外輻射識別化合物,來確定咖啡因是否成功地與這些物質結合。經過進一步的紅外光譜測試,他們發現,咖啡因中的羰基與鉛離子相互作用,形成“分子鎖”。分子鎖增加薄膜結晶過程中的活化能,提供具有優先取向的鈣鈦礦薄膜,改善電子性能,減少離子遷移,使太陽能電池的效率從17%提高到20%以上。材料加熱時,繼續產生分子鎖,有助于防止熱量產生破壞,大大提高電池的性能和熱穩定性。

咖啡因獨特的分子結構只允許它與鈣鈦礦前體相互作用,因此這種太陽能電池在市場上可能更具優勢。比起硅電池,鈣鈦礦太陽能電池更加便宜、更加靈活。而且更容易生產,鈣鈦礦電池可用基于溶液的前體制造,而不是固體晶體錠。研究人員認為,咖啡因可能會推動鈣鈦礦太陽能電池的大規模量產。

作者:Elisha

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