一句玩笑成了真~太陽能電池愛「喝咖啡」，能「提神」

來自美國加州大學洛杉磯分校、中國蘇州大學和吉林大學等單位的科學家發現咖啡因可以助力新型太陽能電池提高光電轉換效率。該研究為這種低成本的可再生能源技術與傳統硅太陽能電池技術進行市場競爭提供了可能。

相關成果近日刊登於《焦耳》。

這個想法的靈感來源於早晨喝咖啡時的玩笑。研究人員回憶，「有一天，當我們喝著咖啡討論鈣鈦礦太陽能電池的相關研究時，同事開玩笑說：『我們需要咖啡來提神，那鈣鈦礦呢？它是不是也需要喝咖啡才能更好地工作？』」

這個隨口一提的想法讓研究人員意識到咖啡因其實是一種生物鹼，它的分子結構中存在可能和鈣鈦礦前驅材料相作用的單元。鈣鈦礦是一種具有特殊晶體結構的新型太陽能電池吸光材料。

於是，研究人員製備了40片混合了咖啡因的鈣鈦礦薄膜，並藉助紅外光譜證明了咖啡因和這種材料之間的相互作用。研究人員發現咖啡因中的羰基和鈣鈦礦層中的鉛離子形成了一種「分子鎖」。

這種相互作用提高了鈣鈦礦形成時所需克服的能量勢壘，把太陽能電池的效率從17%提升到了20%。而且，當材料被加熱時，這個分子鎖的作用依然存在，保護了材料不會因為受熱而分解。

儘管咖啡因能幫助鈣鈦礦太陽能電池提升性能，但研究人員認為在其他類型的太陽能電池中，它並不能起到類似的作用。（唐鳳）

相關論文信息：DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.joule.2019.04.005

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