Sert, yağlı ve enerji dolu…
Kot pantolonla birlikte Amerika ’nın kurulmasına yardımcı oldu.
Duşuk gelir grubundan egzotik seceneklere kadar bir dizi farklı insan grubunu etkiledi ve kendine ozgu, sadık bir tuketici grubu oluşturdu.
Şehirli iş insanı ve plaza calışanlarının en buyuk kurumsallık simgesi olarak kucuk calışan gruplar tarafından da cokca taklit edildi ve imrenildi.
Turkiye ’de 20 sene oncesine kadar yalnızca resmi misafirliklerde tuketilen bu icecek, bugun dinamik iş hayatının yasal olarak pazarda satılan kimyasal uyarıcısı olmuş durumda.
Siz de sabahları, kapısındaki şık insanlarla zamansız bir muze acılışını andıran o kuyrukta bekleyenlerden misiniz?
Haklı sebepleriniz olabilir. Bilim insanları kafein ’in enerji verme konusundaki becerilerinin zannettiğimizden fazla olduğunu gosterdiler.
Kaliforniya Universitesi LA (UCLA) (University of California Los Angeles) ve Cin ’deki Solargiga Energy ’den bilim insanları, kafeinin; ışığın elektriğe donuşturulmesinde geleneksel guneş hucrelerine oranla daha verimli bir alternatif oluşturmaya yardımcı olabileceğini keşfettiler. 25 Nisan ’da Joule dergisinde yayınlanan araştırmaları, bu duşuk maliyetli yenilenebilir enerji teknolojisinin, piyasada silikon guneş pilleriyle rekabet etmesini sağlayabilir.
“Daha iyi bir performans icin onlar da kahveye ihtiyac duyar mıydı?
Araştırmanın eğlenceli olan kısmı, sabah kahvesi uzerine yapılan bir şakayla başlıyor olması. Ustelik evrendeki kaos icinde, gidişatımızı belirleyen, hayatın uzerine kurulu olduğu kucuk tesaduflere de iyi bir ornek.
UCLA Malzeme Bilimi ve Muhendisliği Bolumu ’nde Profesor Yang Yang ’ın genc doktora oğrencilerinden biri olan Jingjing Xue, perovksit guneş hucreleri uzerine konuşurken, konu birden sabah kahvesine geliyor ve bir diğer meslektaşı Rui Wang O ’na ilginc bir yorum da bulunuyor:
“Biz enerjiye ihtiyac duyduğumuzda kahve iciyoruz. Peki ya perovksitler? Daha iyi bir performans icin onlar da kahveye ihtiyac duyar mıydı?”
Bu ani ve gelişi guzel yorum, eğlenceli bir gonderme olmanın dışında, aynı zamanda araştırma ekibinin; kahvenin icindeki kafeinin perovksit materyallerin onculeriyle etkileşime giren yapıda molekuller iceren bir alkaloid bileşen olduğu gerceğini hatırlamalarına da neden oluyor. Bu bileşiklerdeki kristal yapılar, guneş hucrelerinde ışığın elektriğe donuşturulduğu aktif tabakaların kristal yapılarıdır.
Perovksit tabakasını guclendirme yoluyla bu guneş hucrelerinin termal stabilitesini arttırmaya yonelik onceki girişimler, dimetil sulfoksit gibi bileşikler ile daha once denenmiş, ancak bilim insanları hucrelerin verimliliğini ve uzun sureli stabilitesini arttırmak icin henuz tatmin edici bir yontem bulamamışlardır.
Yine de bu mucadele sırasında kafein kimsenin aklına gelmemişti…
Kahve kokulu guneş hucreleri UCLA ’daki ekibin geliştirdiği kafein dopingli guneş hucresi
“Fotoğraf: Rui Wang, Jingjing Xue”
Ekip konuyla ilgili bir şeyler yapabileceğini duşundu ve kahvelerini bırakıp daha fazla araştırmaya giriştiler.
Tam 40 guneş hucresinin perovksit tabakasına kafein ilave ettiler ve kafeinin hucrelerdeki aktif tabaka materyali ile başarılı bir şekilde bağlandığını belirlemek icin Kızılotesi Spektroskopisi (kimyasal bileşikleri tanımlamak icin kızılotesi radyasyon kullanan bir yontem) kullandılar.
Daha fazla kızılotesi spektroskopi testlerinin yapılmasıyla, kafein icindeki “karbonil” gruplarının (bir oksijene cift bağlı bir karbon atomu), “molekuler bir kilit” oluşturmak uzere aktif tabakadaki kurşun iyonlarıyla etkileşime girdiğini gozlemlediler. Bu etkileşim, perovksit ince filmin reaksiyona girmesi icin gereken minimum enerji miktarını arttırarak, guneş pili verimliliğini % 17 ’den % 20 ’ye cıkardı.
Ustelik molekuler kilit yapısı, hucreler ısınırken calışmaya devam etti. Bu da sıcaklık nedeniyle bozulan hucrelerdeki yuksek ısının, bir şekilde atılmasıyla, hucreleri bozulmaktan koruyabilir.
Yang ’ın UCLA araştırma grubundaki doktora adayı oğrencisi Wang, “Sonuclara şaşırdık” diyor. “Kafein kullanmaya başladığımız ilk denemede perovksit guneş pillerimiz, kağıt uzerinde elde ettiğimiz -neredeyse- en yuksek verime ulaştı.”
Endustriyel sorunlara da cozum getirmesi ongoruluyor Oxford Photovoltaics
Ancak kafein, guneş ışığını emmek icin aktif tabakalarında perovksit kullanan hucrelerin performansını onemli olcude arttırıyor gibi gorunmekle birlikte, araştırmacılar, diğer guneş hucresi tipleri icin aynı dopingin faydalı olacağını duşunmuyorlar.
Şimdilik gorunen o ki kafeinin benzersiz molekuler yapısı, yalnızca bu guneş pili ceşidinde bulunan ve pazarda bir avantaj sağlayabilecek durumdaki perovksit onculeri ile etkileşime girmesine izin veriyor. Perovksit guneş pilleri zaten silikon emsallerinden daha ucuz ve daha esnek yapıda olma gibi bir avantaja sahip. Ayrıca uretimi daha kolay. Perovksit hucreler, silikon gibi katı kristal kulcelerin aksine, cozelti bazlı onculerden uretilebiliyor.
Daha fazla araştırma ile Wang, kafeinin, bir diğer onemli endustriyel problem olan buyuk olcekli perovksit guneş pilleri uretimini de kolaylaştıracağına inanıyor.
“Kafein, perovksitin yuksek kristallik oranı, duşuk kusur ve iyi stabilite elde etmesine yardımcı olabilir” diyor. “Bu, perovksit guneş hucrelerinin, olceklenebilir uretiminde potansiyel olarak rol oynayabileceği anlamına geliyor.”
Guneş hucrelerinin verimliliğini ve stabilitesini arttırmaya devam etmek icin ekip, bir sonraki adımda kafein iceren perovksit malzemenin kimyasal yapısını daha fazla araştırmayı ve perovksitler icin en iyi koruyucu malzemeleri belirleyip geliştirmeyi planlıyor.

Calışmanın orijinaline aşağıdaki bağlantıdan ulaşabilirsiniz.
Rui Wang, Jingjing Xue, Lei Meng, Jin-Wook Lee, Zipeng Zhao, Pengyu Sun, Le Cai, Tianyi Huang, Zhengxu Wang, Zhao-Kui Wang, Yu Duan, Jonathan Lee Yang, Shaun Tan, Yonghai Yuan, Yu Huang, Yang Yang. Caffeine Improves the Performance and Thermal Stability of Perovskite Solar Cells. Joule, 2019; DOI: 10.1016/j.joule.2019.04.005