Ученые смогли улучшить солнечные панели при помощи кофеина

Понедельник, 06 Мая 2019
Ученые смогли улучшить солнечные панели при помощи кофеина

Аспирант инженерного факультета Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Руи Ван Цзинцзин Сюэ в шутку предложил повысить работу солнечных панелей, добавив кофеина.

Инженер Ян Янг как раз пытался улучшить фотопанели из перовскита с помощью обработки панелей с определенными стабилизирующими соединениями. Ему нужна была какая-то молекула с одинокими электронными парами. Такие изолированные пары электронов на краю молекулы (особенность, которой обладает кофеин) могут взаимодействовать или связываться с другими материалами, такими как перовскит.

Термин перовскит в данном случае относится к любому кристаллу с определенной структурой. Он часто состоит из дешевых, распространенных элементов, таких как йод, свинец и бром.

- Этот материал считается чудом. За последнее десятилетие эффективность исследований перовскитовых панелей значительно возросла: от сбора 1% доступной солнечной энергии до 20%. И в отличие от кремния (материала, который сегодня является основой большинства коммерческих солнечных панелей), перовскит легко превращается в активные слои, которые генерируют электричество, когда их достигает свет, - отметил Ян.

Но этот материал также привередлив. Между каждым отдельным кристаллом перовскита в солнечном элементе существует крошечная граница, называемая «границей зерна». Если кристаллы подвергаются воздействию воздуха, влага и кислород разрушают границы и солнечный элемент. В результате, солнечный элемент может разложиться за один день. Если перовскит должен обеспечивать будущую солнечную энергию, исследователям потребуется способ стабилизировать элементы.

Самый распространенный психоактивный препарат в мире, как оказалось, имеет две углерод-кислородные группы, которые несут одиночные электронные пары.  Когда кофеин фиксируется на кристалле перовскита, он стабилизирует границы зерен и предотвращает разрушение материала.

Чтобы проверить эту идею, Ян и его ученики создали солнечную панель из перовскита с добавлением кофеина в кристаллы. 

Исследователи провели молекулярный анализ этой клетки и обнаружили, что кофеин связан с атомами свинца перовскита. Они проверили его и обнаружили, что он способен стабильно работать более 1300 часов - и имеет лучшую эффективность, чем обычная панель.

И кофеин также увеличил эффективность примерно с 16% до 20%.

По словам Янга, несмотря на то, что 20% не является самой высокой эффективностью для солнечных батарей на основе перовскита, это соединение может помочь стабилизировать другие системы на основе перовскита, которые достигли гораздо более высокой эффективности. Тандемные или гибридные солнечные элементы, изготовленные из двух различных типов перовскита, смогли достичь почти 30% эффективности.

По словам Джозефа Берри, физика из Национальной лаборатории возобновляемой энергии в Голден, штат Колорадо, кофеин, по-видимому, позволяет кристаллам перовскита образовываться без «беспорядка».

Следите за новостями в социальных сетях:

Спасибо, я уже в группе