Překvapivý objev: Kofein nezvyšuje výkonnost pouze u lidí, ale i u solárních článků

Vědci z americké University of California (UCLA) a čínské společnosti Solargiga Energy dospěli k zajímavému objevu – kofein, který běžně přijímají lidé v kávě ke zvýšení své výkonnosti, by mohl k lepšímu výkonu pomoci i perovskitovým solárním článkům.

Nápad prozkoumat potenciální vliv kofeinu na perovskitové solární články se zrodil jednoho rána, kdy vědci žertovali, jestli by kofein dokázal článku pomoci stejně, tak jako pomáhá jim samotným.

„Jednou jsme se bavili o perovskitových solárních článcích a náš kolega Rui Wang řekl: „Když my potřebujeme kávu, abychom si doplnili energii, co třeba takové perovskity? Nepotřebovaly by k lepšímu výkonu kávu?“,“ říká Jingjing Xue, doktorand z katedry materiálové vědy a inženýrství na UCLA.

Předchozí pokusy o zlepšení tepelné stability tohoto typu solárních článků zahrnovaly úpravu perovskitové vrstvy přidáním sloučenin jako dimethylsulfoxid, ale vědcům se nedařilo zvýšit účinnost článků a jejich dlouhodobou stabilitu. Nikdo však nevyzkoušel kofein.

Vědci tak nyní zkusili u 40 článků přidat do perovskitové vrstvy kofein a pomocí infračervené spektroskopie ověřili, jestli se úspěšně spojil s tímto materiálem.

Během následných testů výzkumníci zjistili, že karbonylové skupiny kofeinu reagovaly s ionty olova, čímž vytvořily „molekulární zámek“. Tato interakce snížila minimální množství energie potřebné k reakci perovskitové vrstvy, čímž vzrostla účinnost článků ze 17 % na více než 20 %. Tento „molekulární zámek“ ve vrstvě setrval i po zahřátí materiálu, což svědčí o jeho tepelné stabilitě.

„Výsledky jsme byli překvapeni. Během našeho prvního pokusu začlenit kofein naše perovskitové solární články dosáhly téměř nejvyšší dosažené účinnosti na papíře,“ uvedl Rui Wang, který je rovněž doktorandem na UCLA.

Zatímco se zdá, že kofein významně zvyšuje účinnost solárních článků využívajících k přeměně slunečního záření na elektrickou energii perovskitovou vrstvu, pro jiné typy článků, například v současnosti nejrozšířenější křemíkové články, podle vědců žádný přínos mít nebude.

„Kofein může pomoci perovskitovým článkům dosáhnout lepší krystalické struktury, méně defektů a dobré stability. To znamená, že může potenciálně sehrát roli ve škálovatelné výrobě perovskitových solárních článků,“ dodává Wang.