【 本報綜合報導】喝咖啡也能成為科學進展的靈感。洛杉磯加州大學(UCLA)教授楊陽的團隊二十五日發表研究成果,咖啡或茶葉中所含有的咖啡因能有效提升鈣鈦礦太陽能電池(perovskite solar cells)的熱穩定性。
楊陽來自台灣,任教於UCLA材料科學工程學系,領導的研究團隊二十五日在國際知名科學期刊《焦耳》(Joule)發表最新研究成果,題目為「咖啡因能改善鈣鈦礦太陽能電池的性能與熱穩定性」。
楊陽說,研究的靈感來自於研究生王睿、薛晶晶去年三月喝咖啡時靈機一動:「咖啡因的沸點大約在攝氏三百度,遠高於太陽能電池正常的工作溫度, 這想法值得一試。」
鈣鈦礦太陽能電池有兩大優點,分別是高光電轉換效率、低製造成本,被視為太陽能產業的明日之星,發展不到十年,效率已接近花四十年研究的矽晶電池。
過去數十年來,矽晶一直是太陽能電池市場的主流,但以另一種結晶材料鈣鈦礦製造的太陽能電池,製程溫度比矽低了許多,因此價格比矽低廉。鈣鈦礦太陽能電池可滾壓製成具彈性的彩色薄膜,應用性比堅硬、缺乏彈性的矽太陽能電池更廣。
鈣鈦礦電池至今沒有實際商用化的主要因素是熱穩定性不佳。楊陽表示,太陽能電池不間斷地接受太陽光照射,會使電池溫度升高,因此必須有足夠好的熱穩定性。
楊陽團隊的研究發現,咖啡或茶葉中含有的化學分子會與鉛形成鍵結。這種有趣的化學作用,有利於鈣鈦礦太陽能電池運行。
研究人員發現,加入咖啡因的鈣鈦礦電池能保持其熱穩定性長達一千百小時(約五十五天),保有百分之八十六的初始轉換效率。
無咖啡因的鈣鈦礦電池的對照組,在同樣的測試條件下,一百七十五小時之後(約七天),發現其轉換效率只剩下原本的百分之六十。
楊陽表示,咖啡因產生的化學效應或可幫助鈣鈦礦電池更進一步商用化,而咖啡因是他們發現第一個具有此功效的化學分子,現實世界中,或許還有其他分子更有效。
楊陽曾在二○一六年入選全球最具影響力的科學家,目前是加州奈米系統研究中心的重要學者。