Los científicos de la Universidad de California, Los Ángeles UCLA y Solargiga Energy en China han descubierto que la cafeína puede ayudar a hacer que una alternativa prometedora a las células solares tradicionales sea más eficiente para convertir la luz en electricidad. Su investigación, publicada el 25 de abril en la revista julio , puede permitir que esta tecnología rentable de energía renovable compita en el mercado con las células solares de silicio.
La idea comenzó como una broma sobre el café de la mañana. "Un día, mientras discutíamos las células solares de perovskita, nuestro colega Rui Wang dijo: 'Si necesitamos café para aumentar nuestra energía, ¿qué pasa con las perovskitas? ¿Necesitarían café para funcionar?¿mejor? ", recuerda Jingjing Xue, un candidato a doctorado en el grupo de investigación del profesor Yang Yang en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UCLA.
El comentario casual llevó al equipo a recordar que la cafeína en el café es un compuesto alcaloide que contiene estructuras moleculares que podrían interactuar con los precursores de los materiales de perovskita, compuestos con una estructura cristalina particular que forman la capa de recolección de luz en una clase decélulas solares. Los intentos anteriores para mejorar la estabilidad térmica de estas células solares han incluido mejorar la capa de perovskita mediante la introducción de compuestos como el dimetilsulfóxido, pero los investigadores han luchado para aumentar la eficiencia de las células y la estabilidad a largo plazo. Nadie había probado la cafeína.
Al darse cuenta de que podrían estar en algo, el equipo dejó a un lado su café y comenzó a investigar más. Agregaron cafeína a la capa de perovskita de cuarenta células solares y usaron espectroscopía infrarroja que usa radiación infrarroja para identificar compuestos químicos para determinar que la cafeínase había unido con éxito con el material.
Al realizar más pruebas de espectroscopía infrarroja, observaron que los grupos carbonilo un átomo de carbono con doble enlace a un oxígeno en la cafeína interactuaban con los iones de plomo en la capa para crear un "bloqueo molecular". Esta interacción aumentó la cantidad mínima de energía requeridapara que la película de perovskita reaccione, aumentando la eficiencia de la célula solar del 17 por ciento a más del 20 por ciento. El bloqueo molecular continuó ocurriendo cuando el material se calentó, lo que podría ayudar a evitar que el calor descomponga la capa.
"Nos sorprendieron los resultados", dice Wang, quien también es candidato a doctorado en el grupo de investigación de Yang en UCLA. "Durante nuestro primer intento de incorporar cafeína, nuestras células solares de perovskita ya alcanzaron casi la mayor eficiencia que logramos en el documento"
Pero aunque la cafeína parece mejorar significativamente el rendimiento de las células que utilizan perovskita para absorber la luz solar, los investigadores no creen que sea útil para otros tipos de células solares. La estructura molecular única de la cafeína solo le permite interactuar con los precursores de perovskita, lo que puede dar a esta variedad de células solares una ventaja en el mercado. Las células solares de perovskita ya tienen la ventaja de ser más baratas y más flexibles que sus contrapartes de silicio. También son más fáciles de fabricar: las células de perovskita pueden fabricarse a partir de precursores basados en solucionesa diferencia de los lingotes de cristal sólido. Con más investigaciones, Wang cree que la cafeína puede facilitar la producción a gran escala de células solares de perovskita.
"La cafeína puede ayudar a la perovskita a lograr una alta cristalinidad, bajos defectos y una buena estabilidad", dice. "Esto significa que potencialmente puede desempeñar un papel en la producción escalable de las células solares de perovskita".
Para continuar mejorando la eficiencia y la estabilidad de las células solares, el equipo planea investigar más a fondo la estructura química del material de perovskita con cafeína incorporada e identificar los mejores materiales protectores para las perovskitas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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