2019-04-26
قالت دراسة علمية نُشرت نتائجها في دورية «جول» إن الكافيين يُمكن أن يساعد في تحسين كفاءة الخلايا الشمسية عبر رفع مستويات قدرتها على تحويل الضوء إلى كهرباء.
وقد تُمثل الخلايا الشمسية المصنوعة من الكافيين بديلاً واعداً من حيث كلفة الطاقة المتجددة للخلايا السليكونية الشمسية.
وبحسب ما يقول الباحث الرئيس، يانغ يانغ، بدأت الفكرة أثناء مناقشة مرحة بينما يتناول الفريق العلمي قهوة الصباح. إذ قال أحدهم إن البشر يحتاجون للقهوة لتعزيز طاقتهم، فماذا إذا ما تم استخدام القهوة ودمج الكافيين أثناء صناعة الخلايا الشمسية؟
أشعل ذلك التعليق الساخر الفضول العلمي ليانغ الذي تذكر أن الكافيين الموجود في القهوة عبارة عن مركب قلوي يحتوي على بنى جزيئية يُمكن أن تتفاعل مع مواد البيروفسكايت، وهي مركبات ذات بنية بلورية مميزة تُستخدم حالياً في صناعة الخلايا الشمسية.
وأجرى الباحث وفريقه تجارب لدمج الكافيين لتعزيز كفاءة الخلايا الشمسية، إذ أضافوه إلى طبقة من البيروفسكايت واستخدموا التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحديد البنية البلورية لاتحاد الكافيين مع المادة المُصنع منها تلك الخلايا.
وعند إجراء مزيد من الاختبارات، لاحظ الباحثون أن مجموعات الكربونيل ـ ذرة كربون مزدوجة مرتبطة بالأكسجين - الموجودة في الكافيين تفاعلت مع أيونات الرصاص الموجودة في مادة البيروفسكايت ولتنشئ مركباً جزيئياً فريداً زاد من كفاءة الخلايا الشمسية بنسبة 3 في المئة كاملة، أي رفع الكفاءة من 17 في المئة إلى أكثر من 20 في المئة، كما حسن من العمر الافتراضي للخلية.
ويقول الباحث وانغ وانغ إن الفريق «فوجئ بالنتائج»، لذا؛ أقدموا على إجراء مزيد من الاختبارات، ليجدوا أن الكافيين سمح أيضاً برفع مستويات امتصاص الأشعة الشمسية، كما ساعد البيروفسكايت على تقليل عيوبه وزيادة استقراره في درجات الحرارة العالية.
وقد تُمثل الخلايا الشمسية المصنوعة من الكافيين بديلاً واعداً من حيث كلفة الطاقة المتجددة للخلايا السليكونية الشمسية.
وبحسب ما يقول الباحث الرئيس، يانغ يانغ، بدأت الفكرة أثناء مناقشة مرحة بينما يتناول الفريق العلمي قهوة الصباح. إذ قال أحدهم إن البشر يحتاجون للقهوة لتعزيز طاقتهم، فماذا إذا ما تم استخدام القهوة ودمج الكافيين أثناء صناعة الخلايا الشمسية؟
أشعل ذلك التعليق الساخر الفضول العلمي ليانغ الذي تذكر أن الكافيين الموجود في القهوة عبارة عن مركب قلوي يحتوي على بنى جزيئية يُمكن أن تتفاعل مع مواد البيروفسكايت، وهي مركبات ذات بنية بلورية مميزة تُستخدم حالياً في صناعة الخلايا الشمسية.
وأجرى الباحث وفريقه تجارب لدمج الكافيين لتعزيز كفاءة الخلايا الشمسية، إذ أضافوه إلى طبقة من البيروفسكايت واستخدموا التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحديد البنية البلورية لاتحاد الكافيين مع المادة المُصنع منها تلك الخلايا.
وعند إجراء مزيد من الاختبارات، لاحظ الباحثون أن مجموعات الكربونيل ـ ذرة كربون مزدوجة مرتبطة بالأكسجين - الموجودة في الكافيين تفاعلت مع أيونات الرصاص الموجودة في مادة البيروفسكايت ولتنشئ مركباً جزيئياً فريداً زاد من كفاءة الخلايا الشمسية بنسبة 3 في المئة كاملة، أي رفع الكفاءة من 17 في المئة إلى أكثر من 20 في المئة، كما حسن من العمر الافتراضي للخلية.
ويقول الباحث وانغ وانغ إن الفريق «فوجئ بالنتائج»، لذا؛ أقدموا على إجراء مزيد من الاختبارات، ليجدوا أن الكافيين سمح أيضاً برفع مستويات امتصاص الأشعة الشمسية، كما ساعد البيروفسكايت على تقليل عيوبه وزيادة استقراره في درجات الحرارة العالية.