صرّحت دراسةٌ علميّةٌ نُشرت نتائجها في دوريّة «جول» على أنّ الكافيين يُمكن أن يساعد في تحسين كفاءة الخلايا الشّمسيّة عبر رفع مستويات قدرتها على تحويل الضّوء إلى كهرباء.
وقد تُمثّل الخلايا الشّمسيّة المدعمة بالكافيين بديلًا واعدًا للخلايا السّليكونيّة التّقليديّة من حيث تخفيض تكلفة الحصول على هكذا نوعٍ من الطّاقة المتجدّدة.
وصرّح طالب الدكتوراه يانغ يانغ المشارك في البحث Jingjing Xue: “بدأت الفكرة في أثناء مناقشة مزحةٍ بينما الفريق العلمي يتناول قهوة الصّباح. إذ قال أحدهم: إنّ البشر يحتاجون للقهوة لتعزيز طاقتهم، فماذا إذا ما تمّ استخدام القهوة ودمج الكافيين في أثناء صناعة الخلايا الشّمسيّة؟”.
أشعل ذلك التّعليق السّاخر الفضول العلميّ ليانغ الذي تذكّر أنّ الكافيين الموجود في القهوة مركّبٌ قلويديٌّ يحتوي على بنًى جزيئيّةٍ يُمكن أن تتفاعل مع موادّ البيروفسكايت، وهي مركّباتٌ ذات بنيةٍ بلّوريّةٍ مميّزةٍ تُستخدم حاليًّا في صناعة الخلايا الشّمسيّة.
وأجرى الباحث وفريقه تجارب لدمج الكافيين لتعزيز كفاءة الخلايا الشّمسيّة، إذ أضافوه إلى طبقةٍ من البيروفسكايت واستخدموا التّحليل الطّيفيّ بالأشعّة تحت الحمراء لتحديد البنية البلّوريّة لترابط الكافيين مع المادّة المُصنّعة منها تلك الخلايا.
ووجد الفريق المكوّن من علماء صينيين وأمريكيين أنّه يمكن للكافيين، وهو مادّةٌ نشطةٌ في القهوة، أن يكون بمنزلة مركّبٍ قلويديٍّ يتفاعل مع سلائف موادّ البيروفسكايت لتحسين كفاءة الخلايا الشّمسيّة واستقرارها الحراريّ.
وعند إجراء مزيدٍ من الاِختبارات، لاحظ الباحثون أنّ مجموعاتِ الكربونيل ـ ذرّة كربون مزدوجةً مرتبطةً بالأكسجين – الموجودةَ في الكافيين تفاعلت مع أيونات الرّصاص الموجودة في مادّة البيروفسكايت لتنشئ مركّبًا جزيئيًّا فريدًا زاد من كفاءة الخلايا الشمسيّة بنسبة 3 في المئة، أي رفع الكفاءة من 17 في المئة إلى أكثر من 20 في المئة، كما حسّن من العمر الافتراضي للخليّة.
ويقول الباحث وانغ وانغ: إنّ الفريق «فوجئ بالنّتائج»، لذا؛ أقدموا على إجراء مزيدٍ من الاختبارات، ليجدوا أنّ الكافيين سمح أيضًا برفع مستويات امتصاص الأشعّة الشّمسيّة، كما ساعد على تقليل عيوب خلايا البيروفسكايت وزيادة استقرارها في درجات الحرارة العالية.
لا يعتقد الباحثون بأنّ إضافة الكافيين للخلايا الشّمسيّة غير البيروفسكايت قد تساعد على تحسين أدائها.
ويعتقد الباحثون أنّ استخدام الكافيين سيكون استراتيجيّةً بسيطةً وفعّالةً من حيث التكلفة ومعمّمةً لزيادة الآفاق التّجارية لخلايا بيروفسكايت الشّمسيّة.