目前用于将太阳能转换成热能的装置主要依赖于间接吸收太阳光，其中效率通常受到周围环境中主要对流热损失的限制。
一种有希望的替代方案是直接吸收太阳光，其中流体可以用作太阳能吸收器和热载体。该技术的优点是基于减少的对流和辐射热损失，因为温度峰值从吸收表面（间接吸收）转移到载体流体的主体区域（直接吸收）。
在最近的一项研究中，意大利国家光学研究所的科学家Matteo Alberghini团队研究出了一种基于咖啡溶液的可持续，稳定和廉价的胶体，能够实现直接的太阳能吸收。
该胶体由蒸馏水，阿拉比卡咖啡，甘油和硫酸铜组成，以优化流体的性质和生物相容性。科学家分析了所提出的流体的光热性能，以直接吸收太阳能，并将其性能与传统的平板收集器进行了比较。
由于细胞毒性和对环境的有害影响，现有的碳基纳米胶体具有缺点。因此，研究人员使用含有印度墨水的黑色液体（3.0 g / l）直接吸收太阳能。他们观察到了令人鼓舞的性能，这实现了使用纳米胶体（也称为纳米流体）来直接吸收太阳能。流体通常以悬浮相为特征，该悬浮相能够赋予流体基础增强的光热性质。如果设计合理，这些纳米胶体将具有太阳能 - 热转换的潜力。
基于咖啡的胶体的光学性质（水中1％，10％和100％稀释）。
由于咖啡是一种复杂的物质，科学家们使用阿拉比卡咖啡，这种咖啡是用一种名为“moka”的铝制咖啡机制作的以保持一致性。研究人员在水中增加咖啡因颗粒悬浮液，并进行扫描电子显微镜（SEM）以评估所得溶液中的粒度分布。然后，他们将甘油引入制剂中以降低其冷冻温度，以便在寒冷或寒冷的气候下在户外使用。最后，科学家们添加了硫酸铜（CuSO4），以降低液体中藻类或霉菌形成的风险。他们考虑了胶体的五种变体用于实验，这些变体在六个月的时间范围内是稳定的。五种变体是含有甘油（30％w / v）和CuSO4（2 ppm）的胶体溶液，科学家将其命名为G30，然后是1％，10％，20％和50％蒸馏水中的G30，分别命名为G30w1，G30w10，G30w20和G30w50。
科学家们对所提出的胶体相对于消光系数的光学特性进行了表征研究，并计算了流体的储能分数。他们将研究中的消光系数推导为给定波长的吸收和散射系数之和。科学家们为G30液体记录了一个非常强烈的光学系数，它们归功于咖啡含量。记录峰的高度随着水稀释的增加而降低。根据入射太阳辐射和流入流体的穿透距离计算溶液的储存能量分数，称为路径长度。 G30液体具有最高的储存能量，随着水稀释的增加而逐渐减少。
太阳能吸收测试。
然后，科学家们通过实验研究了咖啡基胶体的光热性能，选择性吸收器与专门设计的太阳能集热器相比。他们在实验中使用类似的几何形状来研究阳光的直接和间接吸收。科学家们在制造之前首先使用计算机辅助设计（CAD）软件设计了太阳能集热器。
在直接吸收过程中，在通道中流动的胶体直接吸收太阳光。对于间接吸收，科学家在收集器上安装选择性表面吸收器，使水流过下面的通道。使用蠕动泵提供恒定的流体通过通道，并使用恒温槽控制流体的入口温度。为了比较两个收集器之间的效率，他们通过系统中的节能计算了热损耗和光学效率。他们还以三种不同的流速测试了胶体，并报告了流体对流速的相应平均光学效率。
热性能建模
科学家针对实验数据开发和验证的数值模型。 为此，他们使用了两种模型：1是基于电学类比的一维模型。2是二维计算流体动力学（CFD）模型。 研究人员报告说，光学损失不依赖于流速，而是取决于流动流体的光学性质和收集器的材料成分。 科学家通过在吸热和反射之间取得平衡来保持收集器的效率，以获得最佳的热性能。
光热性能
通过这种方式，Alberghini团队证明，咖啡基胶体显示出直接太阳能吸收的竞争性光学和热学性质。 实验结果与数值模型一致，从而验证了这些流体的性能与传统的间接吸收技术相似。
科学家们还发现，在运行过程中，最佳稀释保证了最佳的储能能力。
该研究成果将为开发用于太阳能应用的非常规生物相容性，环境可持续性和廉价胶体家族铺平道路。
科学家们建议在其他太阳能应用中使用该技术，例如：太阳能蒸发，海水淡化，生活用水加热，和可持续太阳能冷却。
