L’alcaloide naturale presente nel caffè potrebbe migliorare significativamente l’assorbimento dei raggi solari e la stabilità termica del fotovoltaico in perovskite
Gli scienziati riescono a regalare altri 3 punti percentuali all’efficienza delle celle solari in perovskite
(Rinnovabili.it) – Il caffè “piace” anche alle celle solari d’ultima generazione. A scoprirlo è stato un gruppo di scienziati dell’Università della California a Los Angeles (UCLA) e della cinese Solargiga Energy in Cina, alla ricerca di un nuovo processo per migliorare il fotovoltaico in perovskite. L’idea è nata quasi per scherzo, come ricorda Jingjing Xue: “Un giorno, mentre stavamo discutendo di celle solari in perovskite, il nostro collega Rui Wang ha chiesto ‘Se noi abbiamo bisogno del caffè per stimolare la nostra energia, di cosa hanno bisogno le perovskiti? Esiste un caffè anche per loro?'” La battuta casuale si è però trasformata in un’idea concreta. Il team ha deciso di studiare la caffeina, l’alcaloide presente nella pianta del caffè, come alternativa a molecole quali il dimetilsolfossido per incrementare l’assorbimento luminoso. Il composto naturale contiene, infatti, delle strutture molecolari in grado di interagire con i precursori delle perovskiti sintetiche per migliorarne efficienza e stabilità termica a lungo termine.
Nell’esperimento raccontato sulla rivista scientifica Joule, il team ha aggiunto la caffeina allo strato di perovskite di quaranta celle solari e utilizzato la spettroscopia a infrarossi (per determinare che l’alcaloide si fosse saldato o meno ai cristalli. Gli scienziati hanno così scoperto che i gruppi carbonilici della caffeina interagivano con gli ioni piombo nello strato di perovskiti per creare un “blocco molecolare”. Questa interazione è capace di aumentare la quantità minima di energia richiesta per l’effetto fotovoltaico, incrementando di tre punti percentuali l’efficienza di conversione. Allo stesso tempo offre una maggiore stabilità al calore.
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“Siamo rimasti sorpresi dai risultati”, afferma Wang. “Al nostro primo tentativo di incorporare la caffeina, le celle solari di perovskite hanno già raggiunto quasi la massima efficienza toccata in questi anni”. “La caffeina può aiutare le perovskiti ad ottenere alta cristallinità, pochi difetti e buona stabilità”, aggiunge Wang. “Ciò significa che può potenzialmente svolgere un ruolo nella produzione su scala del fotovoltaico d’ultima generazione”.
Per continuare a migliorare l’efficienza e la stabilità, il team ha in programma di approfondire ulteriormente la struttura chimica del materiale identificando nuovi comporti protettivi.
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