Para ilmuwan dari University of California, Los Angeles (UCLA) dan Solargiga Energy di Cina telah menemukan bahwa kafein dapat dijadikan sebagai bahan alternatif yang menjanjikan untuk sel surya tradisional yang lebih efisien dalam mengubah cahaya menjadi listrik.
Penelitian mereka, yang diterbitkan di jurnal Joule, memungkinkan teknologi energi terbarukan yang hemat biaya untuk bersaing di pasar dengan sel surya silikon.
Gagasan itu awalnya hanya sebagai lelucon tentang hidangan kopi di pagi hari. Ketika mereka mendiskusikan tentang sel surya perovskite, salah seorang diantaranya menanyakan, ‘Jika kopi dapat meningkatkan energi kita, apakah mungkin bisa juga berlaku pada perovskite? Apakah kopi dapat meningkatkan kinerja lebih baik pada perovskite?’ Kenang Jingjing Xue, salah satu peneliti dari UCLA.
Tim peneliti menyadari bahwa kafein dalam kopi adalah senyawa alkaloid yang mengandung struktur molekul yang dapat berinteraksi dengan bahan prekursor seperti perovskite — senyawa dengan struktur kristal tertentu yang membentuk lapisan penyerapan cahaya pada sel surya.
Sebelumnya, salah satu upaya untuk meningkatkan stabilitas termal pada sel surya di antaranya dengan meningkatkan lapisan perovskite dengan menambahkan senyawa seperti dimetil sulfoksida, tetapi para peneliti telah berjuang untuk meningkatkan efisiensi sel dan stabilitasnya untuk jangka panjang.
Pada tahap selanjutnya, mereka menambahkan kafein pada lapisan perovskite dari empat puluh sel surya. Dengan menggunakan spektroskopi inframerah, mereka dapat menentukan bahwa kafein telah berhasil menyatu dengan bahan tersebut.
Pengujian yang dilakukan dengan spektroskopi inframerah yang lebih canggih, membuat mereka dapat mengamati bahwa gugus karbonil dalam kafein berinteraksi dengan ion timbal dalam lapisan perovskite untuk menghasilkan senyawa utama. Interaksi ini meningkatkan jumlah energi minimum yang diperlukan untuk lapisan perovskite untuk bereaksi, meningkatkan efisiensi sel surya dari 17 persen menjadi lebih dari 20 persen. Senyawa utama tetap bertahan meskipun telah dipanaskan, sehingga lapisan tersebut tidak akan mengalami kerusakan yang dapat diakibatkan oleh panas.
Selain secara signifikan meningkatkan kinerja sel yang memanfaatkan perovskite untuk menyerap sinar matahari, para peneliti tidak berpikir jika kafein juga akan berguna untuk jenis sel surya lainnya.
Struktur molekul yang unik dari kafein hanya memungkinkannya untuk berinteraksi dengan prekursor perovskite, yang dapat memberikan keunggulan variasi dari sel surya di pasaran.
Sel surya perovskite sudah unggul lebih dulu dibandingkan dengan sel surya biasa karena lebih murah dan lebih fleksibel daripada bahan yang menggunakan silikon. Perovskite juga lebih mudah dalam proses produksinya. Dengan penelitian lebih lanjut, mereka percaya bahwa kafein dapat memfasilitasi produksi skala besar dari sel surya perovskite.
“Kafein dapat membantu perovskite mencapai kristalinitas yang tinggi, mengurangi keretakan, dan stabilitas yang lebih baik,” kata Wang. “Ini berarti berpotensi memainkan peran dalam produksi sel surya perovskite yang dapat ditingkatkan.”
Untuk terus meningkatkan efisiensi dan stabilitas sel surya, tim selanjutnya berencana untuk menyelidiki lebih lanjut struktur kimia dari bahan perovskite yang berhubungan dengan kafein dan untuk mengidentifikasi bahan pelindung terbaik untuk perovskite.
