Представете си, че сте дипломиран инженер. Работили сте върху слънчеви панели от перовскит. Перовскитът описва клас кристални съединения, които са лесни и евтини за производство. Това е и причината да се смятат за обещаващ кандидат за материала, който образува слоеве върху слънчевите панели, които събират светлината.
Въпреки това, ако кристалите са изложени на атмосферна влага и кислород, те се разграждат бързо. Тази нестабилност е ежедневното ви предизвикателство в лабораторията. Опитвате се да създадете различни съединения, за да защитите перовскитната структура, но всичко, което получавате са безсънни нощи.
Безсънните нощи водят до бавни сутрини и в опит да повишите енергийните си нива, завличате колегата си от офиса в столовата на университета за чаша кафе. „Само ако кофеинът можеше да засили перовскитните клетки толкова, колкото мозъчните клетки“, коментира вашият колега, за да ви подразни, и изведнъж замръзвате. Всъщност, това може и да е възможно!
В последната си публикация, Rui Wang и Jingjing Xue от Калифорнийския университет в Лос Анджелис описват какво се е случило, когато са използвали кофеин за подобряване на стабилността и производителността на перовскитните слънчеви клетки. Оказва се, че перовскитните структури са доста съвместими с кофеина: не само стават по-термично стабилни, но също така стават и по-ефективни.
Авторите обясняват, че кофеинът взаимодейства с оловни йони, за да създаде защитно молекулярно заключване, което увеличава енергията на активиране и води до образуването на перовскитен филм с предпочитана ориентация и подобрени електронни свойства. Тези стабилизирани клетки достигат ефективност на преобразуване до 19,8%, по-голямата част от която се запазва въпреки продължителното излагане на топлина.
Заедно с продуктивността на клетките, тези резултати стимулират изследванията в областта на слънчевите клетки, без да се изисква директна консумация на кафе от изследователите. Тази техника може да се приложи към други типове слънчеви клетки, базирани на перовскит, като тандемни слънчеви клетки, или проектиране на по-стабилизирани молекулни съединения.