新發(fā)現(xiàn)：咖啡因可以為太陽能電池提供能量

據(jù)外媒報道，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，咖啡因可以讓傳統(tǒng)太陽能電池更加有效地將光轉(zhuǎn)化為電能，是一種很有前途的替代品。

據(jù)加州大學(xué)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?！坝幸惶?，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(bǔ)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(jié)構(gòu)。這種化合物具有特別的晶體結(jié)構(gòu)，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(wěn)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(qiáng)鈣鈦礦層，但一直難以提高電池的效率和長期穩(wěn)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(jìn)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(zhì)結(jié)合。經(jīng)過進(jìn)一步的紅外光譜測試，他們發(fā)現(xiàn)，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(jié)晶過程中的活化能，提供具有優(yōu)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(xù)產(chǎn)生分子鎖，有助于防止熱量產(chǎn)生破壞，大大提高電池的性能和熱穩(wěn)定性。

咖啡因獨特的分子結(jié)構(gòu)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(yōu)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(chǎn)，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(rèn)為，咖啡因可能會推動鈣鈦礦太陽能電池的大規(guī)模量產(chǎn)。

作者Elisha