domenica 19 Settembre 2021

Così la caffeina riesce a risvegliare le celle solari di ultima generazione

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MILANO – Oltre agli umani, la caffeina ha il dono di risvegliare anche le celle solari di ultima generazione. Questa la sorprendente scoperta compiuta da un gruppo di scienziati dell’Università della California di Los Angeles (Ucla) e della cinese Solargiga Energy, mentre erano alla ricerca di un nuovo processo per migliorare il fotovoltaico in perovskite. Un’idea nata quasi per scherzo, come racconta Jingjing Xue, uno dei laureandi nel team di ricerca.

“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?’”

E tra le sostanze da sperimentare, il team ha incluso anche la caffeina, quale possibile alternativa a molecole quali il dimetilsolfossido, per incrementare l’assorbimento luminoso. L’alcaloide contiene, infatti, delle strutture molecolari in grado di interagire con i precursori delle perovskiti sintetiche, per migliorarne efficienza e stabilità termica a lungo termine.

Come racconta la rivista scientifica Joule, il team ha aggiunto la caffeina allo strato di perovskite di quaranta celle solari. E ha utilizzato la spettroscopia a infrarossi per stabilire se l’alcaloide si fosse saldato o meno ai cristalli.

È così che gli scienziato hanno scoperto che i 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.

Risultati sorprendenti

“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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