咖啡因可以助力新型太陽(yáng)能電池提高光電轉(zhuǎn)換效率

在科技的發(fā)展道路上，離不開(kāi)能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開(kāi)發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽(yáng)能的使用。來(lái)自美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校、中國(guó)蘇州大學(xué)和吉林大學(xué)等單位的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)咖啡因可以助力新型太陽(yáng)能電池提高光電轉(zhuǎn)換效率。該研究為這種低成本的可再生能源技術(shù)與傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池技術(shù)進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)提供了可能。相關(guān)成果近日刊登于《焦耳》。

 這個(gè)想法的靈感來(lái)源于早晨喝咖啡時(shí)的玩笑。研究人員回憶，“有一天，當(dāng)我們喝著咖啡討論鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的相關(guān)研究時(shí)，同事開(kāi)玩笑說(shuō)：‘我們需要咖啡來(lái)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(gè)隨口一提的想法讓研究人員意識(shí)到咖啡因其實(shí)是一種生物堿，它的分子結(jié)構(gòu)中存在可能和鈣鈦礦前驅(qū)材料相作用的單元。鈣鈦礦是一種具有特殊晶體結(jié)構(gòu)的新型太陽(yáng)能電池吸光材料。

于是，研究人員制備了40片混合了咖啡因的鈣鈦礦薄膜，并借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(fā)現(xiàn)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(shí)所需克服的能量勢(shì)壘，把太陽(yáng)能電池的效率從17%提升到了20%。而且，當(dāng)材料被加熱時(shí)，這個(gè)分子鎖的作用依然存在，保護(hù)了材料不會(huì)因?yàn)槭軣岫纸狻?/p>

盡管咖啡因能幫助鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提升性能，但研究人員認(rèn)為在其他類(lèi)型的太陽(yáng)能電池中，它并不能起到類(lèi)似的作用。如果某一天人們能高效利用太陽(yáng)能，相信能解決很大的能源問(wèn)題，畢竟太陽(yáng)能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，能保證人類(lèi)的永續(xù)發(fā)展，需要我們科研人員更加努力。