据加州大学洛杉矶分校（UCLA）和中国太阳能公司 Solargiga Energy的研究人员介绍，这是从他们早上喝咖啡时开的一个玩笑开始的。“有一天，我们正在讨论钙钛矿太阳能电池，同事说，‘既然我们需要喝咖啡补充能量，那么钙钛矿呢？他们需不需要来点咖啡呢？”
研究小组因此回想起，咖啡中的咖啡因是一种生物碱化合物，含有可与钙钛矿材料的前体相互作用的分子结构。这种化合物具有特别的晶体结构，可在该类太阳能电池中形成捕光层。以前，为了提高这些太阳能电池的热稳定性，研究人员曾尝试过通过引入二甲基亚砜等化合物，来增强钙钛矿层，但一直难以提高电池的效率和长期稳定性。没有人尝试过咖啡因。研究小组意识到，他们的想法可能有些道理，开始做进一步研究。
他们在40个太阳能电池的钙钛矿层中加入咖啡因，并使用红外光谱，通过红外辐射识别化合物，来确定咖啡因是否成功地与这些物质结合。经过进一步的红外光谱测试，他们发现，咖啡因中的羰基与铅离子相互作用，形成“分子锁”。分子锁增加薄膜结晶过程中的活化能，提供具有优先取向的钙钛矿薄膜，改善电子性能，减少离子迁移，使太阳能电池的效率从17%提高到20%以上。材料加热时，继续产生分子锁，有助于防止热量产生破坏，大大提高电池的性能和热稳定性。
咖啡因独特的分子结构只允许它与钙钛矿前体相互作用，因此这种太阳能电池在市场上可能更具优势。比起硅电池，钙钛矿太阳能电池更加便宜、更加灵活。而且更容易生产，钙钛矿电池可用基于溶液的前体制造，而不是固体晶体锭。研究人员认为，咖啡因可能会推动钙钛矿太阳能电池的大规模量产。
