Solceller får energikick av koffein

Perovskitsolceller har fått sitt namn efter den särskilda kristallstrukturen i det ljusabsorberande lagret. De utgör en ny typ av solceller som än så länge befinner sig på experimentstadiet. Men typen är lovande för att den är enkel och billig att tillverka.

Utvecklingen av perovskitsolceller har gått extremt snabbt på senare år. Verkningsgraden har ökat med cirka 20 procentenheter på fem år.

Nackdelen är att de har en kort livslängd. Materialet är känsligt för både vatten och solljus.

Men nu har en kinesiskamerikansk forskargrupp kommit på att koffein kan hjälpa. Deras resultat tyder på att koffein både kan höja perovskitsolcellers verkningsgrad och få dem att klara solljus utan att brytas ned.

Bildade ett lock av molekyler

Fynden har publicerats i den vetenskapliga tidskriften Joule. Men idén började som ett skämt - över en kopp kaffe.

– En dag när vi diskuterade perovskitsolceller sa vår kollega ”Om vi behöver kaffe för att få upp vår energinivå, hur är det med perovskitsolceller? Skulle de behöva kaffe för att prestera bättre?”, berättar Jingjing Xue, doktorand vid UCLA i USA, i ett pressmeddelande.

Kommentaren fick forskargruppen att dra sig till minnes att koffeinet i kaffe har en molekylstruktur som skulle kunna reagera med material som används för att bilda perovskitsolceller.

Flera tidigare försök har gjorts för att förlänga perovskitsolcellers livslängd. Men ingen hade tidigare provat med koffein.

Forskarna testade att inkludera koffein i perovskitlagret i 40 solceller och använde infraröd spektroskopi för att se om koffeinet hade förenat sig med materialet.

I senare undersökningar upptäckte forskarna att koffeinet och blyjonerna i perovskitlagret bildade ett lock av molekyler. Tack vare locket behövde solcellen mindre energi för att börja producera el. På så sätt ökades solcellens verkningsgrad från 17 procent till över 20 procent.

Enklare att massproducera

Molekyllocket bildades även när materialet blev uppvärmt, vilket är en fördel eftersom det då kan hjälpa till att förhindra att värme bryter ned materialet.

– Vi blev förvånade över resultatet, säger doktorand Zhao-Kui Wang på UCLA i pressmeddelandet.

Med koffein tror han att det kan bli enklare att massproducera perovskitsolceller.

– Koffein kan hjälpa perovskitsolceller att nå högre kristalliseringsgrad, låg andel defekter och god stabilitet. Det betyder att koffein kan ha en roll att spela i uppskalningen av tillverkningen, säger han.

Nu planerar forskargruppen ytterligare undersökningar av den kemiska strukturen av det koffeinförstärkta perovskitmaterialet. De ska också försöka identifiera det bästa skyddande materialet för perovskit.

Ny Teknik har tidigare rapporterat om japansk forskning som har lyckats trefaldiga livslängden för perovskitsolceller med 20 procents verkningsgrad med hjälp av tenndioxid som ledande material.