近年来 ，钙钛矿太阳能电池产业起头崛起 ，由于单晶硅与多晶硅的太阳能电池在提炼过程中必要亏损大量的电力 ，造作成本较高 ，而钙钛矿太阳能拥有与单晶硅靠近的光电转换效能、但其造备工艺相对单一 ，成本也较为便宜 ，所以钙钛矿太阳能电池受到了全球学术界和产业界的宽泛关注 ，发展迅速 。
在一篇刚刚颁发于《焦耳》的论文中 ，来自美国加州大学洛杉矶分校资料科学与工程学院与锦州pg电子游戏公司的钻研团队 ，意表地从咖啡中找到了提升钙钛矿太阳能电池效能的步骤 。该论文的通讯作者是加州大学洛杉矶分校的杨阳教授 ，他辅导的钻研幼组观察到咖啡因中氧原子与钙钛矿资猜中铅离子的相互作用 ，能显著提升钙钛矿太阳能电池的热不变性、将太阳能电池的效能从17%提高到20% ，这使得钙钛矿太阳能电池取代晶硅电池的可能性变得更大 。
人类能够在咖放纂茶中找到大量的咖啡因 ？Х纫虻奶ǜκ1,3,7-三甲基黄嘌呤 ，闯辗视结构图上能够看出它含有三个甲基 。在杨阳教授辅导的钻研中 ，起到关键作用的不是咖啡因分子中的甲基 ，而是咖啡因分子中的氧原子 。这些氧原子与碳原子组成了碳氧双键 。
我们知路 ，氧原子的最表层的电子一共有6个 。组成碳氧双键后还有4个电子没有配对 ，咖啡因氧原子内的未配对电子能够与钙钛矿中的铅离子相结合形成分子锁 。
钙钛矿是这次钻研中的另一个主角 。值妥贴心的是 ，这次尝试中使用的钙钛矿里并没有钙 ，也没有钛 。钙钛矿（Perovskite）资料是以俄国的矿物学家列维.佩罗夫斯基（Lev Perovski）的名字定名 。最早被发现的钙钛矿资料是钙与钛的复合氧化物 。不外了到后来 ，钙钛矿的概想有了很大的延展 ，它已经不特指钙钛复合氧化物 ，而用来泛指一系列拥有ABX3化学式的化合物 ，在这里A可所以甲氨基蹬仔机分子基团 ，而B可所以铅原子（也可所以锡原子） ，X则通常含有卤素原子 。
在太阳能电池领域 ，通常使用的是有机无机复合的钙钛矿 。钙钛矿通常是作为太阳能电池的吸收层来使用 ，在接受太阳光的照射以来 ，钙钛矿吸收了光子以来会产生电子-空穴对 。电子带负电 ，而空穴能够当作是带正电 。这些电子-空穴对分路扬镳成为太阳能电池中的载流子别离流向正负极 ，这样就形成了光电流 。所以 ，太阳能电池的物理道理 ，其实依然是爱因斯坦提出的光电效应 。
太阳上每时每刻都在进行着核反映 ，核反映产生的太阳光照射在地球上 ，在每平方米的地面上带来1000瓦特的太阳辐射功率 。在地球上能够直接利用这些太阳光的能量来发电 ，这造就了太阳能电池这个行业 。太阳能电池通常是由好多层资料堆积起来的 ，其中起到光吸收作用的层叫做吸收层 。
太阳能电池也依照吸收层的资料个性来定名 ，好比晶体硅太阳能电池的吸收层就是单晶硅或者多晶硅；薄膜太阳能电池的吸收层通常是厚度几个微米的薄膜资料；而钙钛矿太阳能电池的吸收层就是钙钛矿 。单晶硅的光电转换效能的世界纪录是26% ，而钙钛矿的光电转换效能的世界纪录是24%左右 ，两者差距不大 。但钙钛矿有着特有的利益 。钙钛矿资料天生就有很好的光电个性：相迸宗间接带隙的单晶硅 ，它是直接带隙 ，所以钙钛矿的荧光效能出格高 ， 惋惜的是 ，目前能实现的钙钛矿电池面积都很幼 ，而单晶硅的面积则很大 。所以从光电转换效能两说 ，两者在手足之间；但从面积来说 ，单晶硅还是当吓宗钙钛矿的 。钙钛矿太阳能电池的另一个弊端在于 ，它的不变性还不够好 。若是能提升钙钛矿的不变性、将其寿命提到20年 ，那么钙钛矿是很有可能取代单晶硅的 。
杨阳在接受《环球科学》采访时暗示：“我相信在不久的将来 ，也许在两三内年 ，钙钛矿应该会追过单晶硅 。此刻重要的问题是钙钛矿电池的面积放大之后 ，它的光电转换效能会往着落 。我们把学术界的产品拿到工业界做大之后 ，有时辰也许不像梦想中的那么好 。所以这个是学术界跟工业界的一个差距 。”
杨阳教授的钻研组一向在从事钙钛矿太阳能电池的钻研 。杨阳对“能产生电”或者“与光有关”的资料一向有很大的兴致 ，部门原因在于他博士刚毕业的时辰在美国科学家艾伦·黑格（A. Heeger） 教授的公司里工作 。杨阳追随艾伦·黑格工作了四年多 ，刚起头重要做导电高分子资料 ，后来釉祓头做高分子OLED ，这是有机 LED 的另表一个分支 。有机 LED 后来产业化成功 ，做成了 OLED 面板 ，在智能手机上有好多利用 。而艾伦·黑格因在导电聚合物领域的开创性贡献 ，成为2000年的诺贝尔化学奖得主 。
一天早上 ，杨阳钻研组里的两个博士生 ，边喝咖啡边会商钙钛矿钻研 。王睿说：“我们人必要咖啡来提神 ，那么钙钛矿呢 ？也许它们也必要咖啡能力阐发得更好 ？”
王睿不经意的一句话让薛晶晶遐想到咖啡因是一种常见的生物碱 ，它里面的未成对电子能够与钙钛矿资猜中的铅离子相互作用 ？Х纫蚍肿由系聂驶拍芄缓透祁芽蟮那胱有纬梢桓龇肿铀 。这能够提高钙钛矿分化所必要的能量势垒 ，从而让钙钛矿不变下来 。同时 ，这样的分子锁能够降低钙钛矿晶体的成核速度 ，得到更高质量的钙钛矿多晶薄膜 ，且能够使钙钛矿的晶粒更拥有取向性 ，从而提高载流子的传输效能 ，这就能够提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效能 。
杨阳钻研幼组用加热的步骤将咖啡因增长到40个太阳能电池的钙钛矿层中 ，并使用红表吸收光谱来确定咖啡因是否成功地与钙钛矿结合了 。他们发现了咖啡因在与钙钛矿结合后 ，咖啡因中的羰基的特点峰产生了移动 ，这意味着咖啡因已经成功与钙钛矿结合了 。
在进一步的透射电子显微镜测试中 ，这种“喝了咖啡”的钙钛矿资料被电子束加热时 ，分子锁还是维持不变 。杨阳说：“随后 ，我们把这种喝了咖啡的钙钛矿做成太阳能电池 ，发显熹输出功率——也就是电流与电压的乘积提高了约莫20%” 。因而 ，这是一项沉要的进展 ，这注明咖啡因能够援手钙钛矿获得高结晶度、低缺点和优良的不变性 。这也意味着它可能在钙钛矿太阳能电池的产业化中阐扬巨大作用 。不外 ，由于其作用机理是咖啡因与钙钛矿里的铅离子产生了相互作用 ，这一过程不合用于单晶硅太阳能电池 。
此刻看来 ，无论将来的产业化路路怎么样 。在2019年 ，由中国人发现的爱喝咖啡的太阳能电池 ，至少能够与2011年日自己发现的爱饮酒的高温超导体相媲美 。
