加州大学洛杉矶分校（UCLA）和中国的Solargiga Energy的科学家们发现，咖啡因可以帮助一种有前景的替代传统太阳能电池的设备更有效地将光转化为电能。他们的研究于4月25日发表在《焦耳》杂志上，可能使这种成本效益高的可再生能源技术能够在市场上与硅太阳能电池竞争。
这个想法最初是在早晨喝咖啡时的一个玩笑中产生的。"有一天，当我们讨论钙钛矿太阳能电池时，我们的同事王睿说，'如果我们需要咖啡来提升我们的能量，那么钙钛矿呢？它们需要咖啡来表现得更好吗？'" 加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系的杨阳教授研究组的博士生薛晶晶回忆道。
这个随意的评论使团队想起了咖啡中的咖啡因是一种含有可以与钙钛矿材料前体相互作用的分子结构的生物碱化合物。之前尝试提高这些太阳能电池的热稳定性包括通过引入二甲基亚砜等化合物来增强钙钛矿层，但研究人员一直在努力提高电池的效率和长期稳定性。没有人尝试过咖啡因。
意识到他们可能找到了一些东西，团队放下了咖啡，开始进一步研究。他们在四十个太阳能电池的钙钛矿层中添加了咖啡因，并使用红外光谱（利用红外辐射识别化学化合物）确定咖啡因已成功与材料结合。
通过进一步的红外光谱测试，他们观察到咖啡因中的羰基（一个碳原子双键连接到一个氧原子）与层中的铅离子相互作用，形成了一个“分子锁”。这种相互作用增加了钙钛矿膜反应所需的最小能量，使太阳能电池的效率从17%提高到超过20%。当材料被加热时，分子锁继续发生，这可能有助于防止热量破坏层。
但是，虽然咖啡因似乎显著提高了利用钙钛矿吸收阳光的电池的性能，研究人员认为它对其他类型的太阳能电池没有用处。咖啡因独特的分子结构只允许它与钙钛矿前体相互作用，这可能使这种太阳能电池在市场上具有优势。钙钛矿太阳能电池已经比硅电池更便宜和更灵活。它们也更容易制造——钙钛矿电池可以从基于溶液的前体中制造，而不是从固体晶锭中制造。随着进一步的研究，王睿认为咖啡因可能有助于钙钛矿太阳能电池的大规模生产。