История, рассказанная Руи Вангом, говорит о том, что научные идеи рождаются иногда из довольно странных предложений. Однажды утром исследователи из Калифорнийского университета (США) пошутили за чашкой кофе: "Если нам нужен кофе для повышения энергии, почему бы не предположить, что он нужен и нашим солнечным элементам?"
После первых шуток о кофе как об источнике энергии исследователи поняли, что этот подход действительно может улучшить технологию изготовления солнечных элементов.
В основе солнечных элементов, над которыми работает команда Ванга, материалы, с кристаллической структурой, подобной минеральному перовскиту. Перовскит считается наиболее подходящей альтернативой кремнию в производстве солнечных батарей.
Перовскитовые солнечные элементы, в отличие от кремниевых, не такие дорогостоящие в производстве и при эксплуатации, а количество производимой ими электроэнергии такое же.
Однако они имеют недостатки: чрезвычайно восприимчивы к влаге и теплу и быстро разлагаются. Даже при комнатной температуре могут возникнуть проблемы.
И вот шутка о кофе как об источнике энергии вылилась в сумасшедшую идею, которая оказалась не такой уж странной. Исследователи добавили два процента кофеина к кристаллам, имеющим структуру перовскита, и свойства материала улучшились. Кофеин поселился в кристаллах. Затем ученые наблюдали кристаллические структуры под микроскопом. Оказалось, что они стали значительно крупнее, сообщается в журнале Joule.
Ученые поняли, что "кофейный" подход действительно может улучшить термостабильность элементов. Испытание солнечных элементов, содержащих кофеин, показало, что большая кристаллическая структура положительно влияет на перенос электронов, а значит, на производительность элементов. По мнению ученых, она была солидной - более 20 процентов: элементы были способны сохранять термостабильность более 1300 часов. Для сравнения: у элементов без кофеина наблюдалось снижение производительности до 60% после всего лишь 175 часов.
Ванг считает, что в долгосрочной перспективе кофеин поможет солнечным элементам прорваться на рынок.