Капсаицин горького перца повышает эффективность ячеек перовскитных солнечных батарей

Помогут ли биоматериалы массовому внедрению перовскитовых фотоэлементов солнечных панелей?

Почему перовскит важен для солнечной энергетики?

Перовскит – чёрный или свинцово-серый минерал, титанат кальция CaTiO3, часто с примесью оксидов редкоземельных металлов до 10%, открыт в 1839 г. Густавом Розе на Среднем Урале. Известен как полупроводник в конденсаторах, исследуется как фотоэлемент солнечных батарей.

Материал имеет превосходные фотоэлектрические свойства в широком диапазоне волн, но растворим в воде, перовскитные ячейки пока проблематичны в обработке. Преимущества:

• Солнечные батареи на базе кремния стоят на 2021 год в среднем 70 центов за 1 Вт, а на основе перовскита могут подешеветь до 10-15 центов.
• Перовскитные  батареи можно создавать в виде тонких и гибких небьющихся и даже полупрозрачных плёнок, что позволяет пересмотреть концепцию использования солнечных панелей, использовать двуслойные конструкции с кремниевой подложкой
• Эффективность перовскитных батарей достигает рекордных 29,15%

Что такое капсаицин?

Капсаицин – химическое вещество, содержащееся в жгучем красном перце, обуславливающее его жгучесть; принадлежит к группе 6 веществ капсаициноидов: капсаицин, дигидрокапсаицин, нордигидрокапсаицин, гомокапсаицин, гомодигидрокапсаицин и нонивамид. Растворим в спирте, растительных маслах, в воде растворим при температуре от 52°C.

Капсаицин активирует работу митохондрий – биологических органоидов, ответственных за энергетику живой клетки.

Потребление капсаицина мышами в дозировке 0,01% с пищей в течение четырёх месяцев, без сопутствующих силовых упражнений, вызвало повышение массы мышечных волокон первого типа, то есть красных волокон с низкой утомляемостью, характерных для тяжелоатлетов.

При попытках лечения капсаицином раковых опухолей обнаружен резкий приток ионов кальция Ca2+ в митохондрии, благодаря чему удавалось путём перегрева убить раковые клетки.

Капсаицин концентрируется не в семенах, как многие считают, а в растительной плаценте – белесых волокнах мякоти перца, удерживающих семена. На пике созревания урожая, особенно в сухую жаркую погоду, в стручке даже усохшего куста вырабатывается максимум капсаицина, стимулирующего приток питательных веществ в семена и их энергообмен со стручком. Перезревший перец «стареет», и капсаицин перемещается из плаценты в другие части растения.

Как видим, идея объединения перовскита и капсаицина родилась не на пустом месте – очевидно оба вещества способны участвовать в энергообмене с использованием ионов кальция Ca2+.

Британский стартап: в 2022 г. внедрить перовскитовые солнечные элементы с капсаицином

Публикация по теме: СТИВЕН ДЖОНСОН, 18 января 2021 г

Перовскитные солнечные элементы – новый тип солнечной энергетики, которая более эффективна, чем современные фотоэлектрические технологии, но всё ещё на стадии освоения из-за проблем, связанных со стоимостью и стабильностью.

В недавнем исследовании ученые обработали перовскитовые солнечные элементы небольшим количеством капсаицина, обнаружив, что соединение улучшает стабильность и эффективность.

В 2022 году британский стартап планирует впервые вывести на рынок перовскитовые солнечные батареи.

Новое исследование показало, что обработка перовскитовых солнечных элементов капсаицином, — органическим соединением, придающим перцу жгучести, — делает их более эффективными.

Исследование, опубликованное в журнале Joule, повышает жизнеспособность перовскитных солнечных элементов, — нового типа солнечной технологии, обещающей повышение эффективности  и масштабируемости относительно современных фотоэлектрических технологий.

В ходе исследования группа ученых из Китая и Швеции добавила небольшое количество капсаицина (1% по весу) к химическому предшественнику, используемому для изготовления перовскитных солнечных элементов. Затем команда измерила, насколько эффективно обработанные капсаицином ячейки преобразуют ультрафиолетовый и видимый свет в электричество по сравнению с необработанными перовскитовыми солнечными элементами.

Результаты показали, что обработанные ячейки показали фотоэлектрическую эффективность 21,88%, что выше показателя необработанных ячеек 19,1%. Обработанные ячейки оказались и более стабильными, сохраняя 90% своей изначальной эффективности после 800 часов хранения на открытом воздухе. Это важно, учитывая, что одной из главных причин, препятствующих перовскитовым солнечным элементам стать экономически жизнеспособными, является их тенденция к относительно быстрому разложению в окружающей среде.