La cafeína en el café es un compuesto alcaloide que contiene estructuras moleculares que podrían interactuar con los precursores de los materiales de perovskita
Washington DC: Un equipo de científicos descubrió que la cafeína puede ser una alternativa prometedora para hacer que las células solares tradicionales sean más eficientes para convertir la luz en electricidad.
Según los científicos, todo comenzó como una broma sobre el café de la mañana. “Un día, mientras discutíamos las células solares de perovskita, nuestro colega dijo: ‘Si necesitamos café para aumentar nuestra energía, ¿qué pasa con las perovskitas? ¿Necesitarían café para tener un mejor desempeño?'”, Recordó Jingjing Xue.
El comentario directo 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 forma la capa de captación de luz en una clase de células 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 no habían probado la cafeína para aumentar la eficiencia y la estabilidad a largo plazo de las células.
Al darse cuenta de que podían estar en algo, el equipo dejó de lado su café y comenzó a investigar más. Agregaron cafeína a la capa de perovskita de cuarenta células solares y usaron espectroscopia infrarroja (que usa radiación infrarroja para identificar compuestos químicos) para determinar que la cafeína se había unido exitosamente con el material.
Al realizar otras pruebas de espectroscopia infrarroja, observaron que los grupos carbonilo (un átomo de carbono con enlace doble 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 requerida para que reaccione la película de perovskita, aumentando la eficiencia de la célula solar del 17 por ciento a más del 20 por ciento. El bloqueo molecular continuó ocurriendo cuando se calentó el material, lo que podría ayudar a evitar que el calor rompa la capa.
“Nos sorprendieron los resultados. Durante nuestro primer intento de incorporar cafeína, nuestras células solares de perovskita ya alcanzaron casi la eficiencia más alta que obtuvimos en el documento”, dijo Rui Wang, uno de los principales investigadores del estudio publicado en el Journal of Joule.
Pero mientras 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 soluciones en lugar de lingotes de cristal sólido. Con más investigación, Wang cree que la cafeína puede facilitar la producción a gran escala de células solares de perovskita.
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