Cafeína aumenta a eficiência de painéis solares

Aquilo que não passava de uma conversa despretensiosa entre especialistas no cantinho do café no laboratório acabou virando uma grande sacada científica. Enquanto trocavam ideias e degustavam o indispensável cafezinho da manhã, pesquisadores chineses que atuam na Universidade da Califórnia em Los Angeles (UCLA) pensaram se a bebida dos deuses não poderia ser boa também para um determinado tipo de painéis solares, os de “perovskita”.

Perovskita é o nome popular do óxido de cálcio e titânio, mineral relativamente raro que ocorre na forma de cristais quase cúbicos. Como existe um grupo de outros elementos com essa mesma disposição geométrica, a estrutura cristalina desses materiais também é chamada de perovskita. Elas são uma alternativa mais sustentável que as tradicionais placas de silício para converter luz solar em eletricidade, mas ainda precisam melhorar: elas convertem 17% da luz que recebem em eletricidade, contra 23% das melhores placas de silício.

“Um dia, conforme discutíamos sobre as células solares perovskitas, nosso colega Rui Wang disse, ‘se nós precisamos de café para impulsionar nossa energia, então será que as perovskitas também precisariam de café para ter uma performance melhor?”, relembrou em comunicado Jingjing Xue, um dos autores da pesquisa.

Xue faz parte do grupo de pesquisa conduzido pelo professor Yang Yang no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais na UCLA, equipe responsável pelo estudo. Quando os cientistas chineses lembraram que a cafeína é um alcaloide, compostos cujas moléculas interagem com a estrutura dos cristais coletores de luz nos painéis solares de perovskita, deixaram o café de lado esfriando e resolveram investigar a ciência por trás da brincadeira.

Foi então que os pesquisadores colocaram a mão na massa: adicionaram cafeína à camada de perovskita de 40 células solares e usaram a técnica da espectroscopia infravermelha para descobrir se os materiais haviam grudado. Não só grudaram como formaram uma “fechadura molecular”, criada da interação entre as carbonilas da cafeína (um átomo de carbono conectado por ligação dupla com um de oxigênio) e os íons de chumbo do material.

A eficiência das células solares na conversão de energia subiu de 17% para 20%. Isso significa um aumento de 17,6% (o aumento de 17% para 20%), e coloca as placas mais sustentáveis num patamar mais próximo das melhores do mercado. De quebra, a super cola molecular também tornou a camada de perovskita mais resistente à quebra pelo calor. “Ficamos surpresos com o resultado”, disse Rui Wang, primeiro autor do artigo publicada nesta quinta (25) no periódico Joule. 

“Cafeína pode ajudar a perovskita a atingir maior cristalinidade, menores defeitos e boa estabilidade, por isso pode desempenhar um papel na produção em escala de células solares de perovskita”, diz Wang. Elas são mais baratas, mais flexíveis e mais fáceis de se fabricar do que os painéis fotovoltaicos de silício — só faltava mesmo melhorar a eficiência. E, quem diria, esse ganho pode vir da tão querida cafeína nossa de cada dia.