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455 叠层器件,双倍的“快乐”(求订阅)

    打发走了魏兴思,许秋进入里间实验室,开始准备实验。

    首先是清洗基片,他从箱子里面取出一大块ito玻璃基片,将其掰开,成为小片的基片,然后撕掉上面的塑料保护膜,一片片整齐码放在支架上。

    许秋开工还没到一分钟,莫文琳便走了过来,笑了笑说道:“许秋,洗基片的活让我来吧。”

    ‘大概是怕文章的二作被邬胜男给抢走?’许秋内心猜测了一番,随后偏头看了她一眼,说道:“好啊,那我去配溶液了。”

    这个叠层工作的二作,许秋的意见可以说是决定性的,因为魏兴思一般不太会干涉作者排序。

    组里发表的所有文章,基本上都是文章的主要完成人,也就是一作来决定。

    这样也是比较合理的,因为导师不可能全程参与实验,文章一作的视角是最为清晰的,谁的贡献大,一目了然。

    相对来说,许秋还是更偏向于给莫文琳二作的,毕竟叠层器件的制备,她是一早就参与了的。

    邬胜男如果只是帮忙合成材料的话,大概率能拿到三作,贡献程度还是低了一些。

    这也没办法,总不能整出来一个共同二作吧。

    至于共一,许秋没有考虑过。

    一方面这个工作,他的贡献量确实是最大的,没有第二个人能和他的贡献相当。

    另一方面,小文章,甚至am、ees这种文章,许秋给其他人一个共一也无所谓,反正他现在也不缺。

    而这种《自然》大子刊以上级别的文章,不可能随意把一作让出去的。

    除非,自己将来能挂通讯。

    但即使是挂通讯,一作加通讯也比单挂通讯要好很多。

    不过,许秋也不是很纠结。

    其他人有什么想法他无法控制,反正他能做到的就是在正式撰写文章的时候,按照事实排序,问心无愧即可。

    既然清洗基片的工作有人代劳了,许秋便进入手套箱,准备配制溶液。

    他计划中要用到的其他课题组的几种材料,包括coi8dfic在内,现在自己手上是没有的。

    因此,现阶段顶电池采用的pce10:ieico-4f体系几乎是无可替代的。

    就算把ieico-4f换成组里的其他近红外材料,比如ieioc、ieico-4cl或者fn-4f的意义也不大,因为都差不多。

    故而,许秋决定暂时固定不动顶电池的有效层结构。

    那么材料方面可以进行优化的部分,就只剩下底电池的j4:pcbm:idic-4f体系。

    这个体系作为底电池的光吸收范围,大约在300-700纳米,而作为顶电池的pce10:ieico-4f体系,光吸收范围大约在600-1000纳米。

    两者在600-700纳米处的光吸收是重合的,重合程度大约有100纳米,这个范围还是稍微有些大的。

    因此,许秋计划把底电池中的idic-4f给替换掉,以期让底电池的光吸收范围向短波长移动(蓝移),从而使得顶电池和底电池两者之间重合波长范围变小一些,给顶电池多留一些光。

    不过,考虑到idic这个体系本身还是不错的,可以制备厚膜器件,便于调控底电池的电流,许秋并不打算放弃使用idic系列。

    于是,他决定采用idic的另外一个衍生物idic-m,来代替idic-4f。

    相较于idic-4f,idic-m体系的光电性能虽然略微降低,但也可以保持在12%、13%这个档次。

    最重要的是,idic-m体系的光吸收范围,相较于idic-4f发生了一定程度的蓝移。

    这主要是因为idic-4f和idic-m端基的不同所造成的,前者的端基icin-2f,引入的氟原子是吸电子的,而后者的端基icin-m是给电子的。

    如果选择idic-m体系,底电池的光吸收范围就可以控制在大约300-650纳米,它和顶电池pce10:ieico-4f体系的光吸收范围重叠范围就只有600-650纳米,也就是重合程度只有50纳米左右。

    重合程度从100纳米下降到50纳米,反应在器件的短路电流密度上,差不多会偏差1-2个毫安每平方厘米,可以为顶电池的优化留下不少空间。

    同时,重合程度只改变50纳米,这个幅度也刚刚好。

    因为原先idic-4f体系的表现并不差,效率可以做到15%以上,现在是在精益求精,选择小幅度的变化,慢慢调节会比较好,如果变化的幅度太大,反而可能“优化”的过了,造成器件性能急剧的下降。

    这个想法许秋刚想出来没多久,模拟实验室那边已经开始同步进行摸索,但还没有出来结果。

    于是,他便在现实中进行同步的实验,也不能凡事都依靠模拟实验系统,因为很多实验灵感都是在实验过程中产生的。

    许秋开始配制溶液。

    其中,包括pfn-br,氧化锌前驱体,m-pedot在内的传输层溶液,以及顶电池需要的pce10:ieico-4f有效层溶液,都有之前用剩下的现成溶液,不需要进行配制。

    需要额外配制的是,j4:pcbm:idic-m有效层溶液。

    许秋直接参照之前j4:pcbm:idic-4f的条件进行配制。

    与此同时,莫文琳已经开始对ito基片进行第一步去离子水的清洗,超声波清洗仪开始嗡嗡嗡的工作着。

    现在购买的ito基片,是国产的厂家,价格比较便宜,不需要像之前进口漂亮国的基片一样,反复利用,可以当做一次性的耗材使用。

    再加上每一片基片上面都有一层塑料保护膜,表面比较干净,因此清洗基片的步骤也简化了一步,不需要使用肥皂水进行清洗,直接用去离子水、丙酮、异丙醇清洗即可。

    把基片盒子丢入超声波清洗仪后,莫文琳步伐轻盈,无声的走到许秋的身边,突然开口问道:“许秋,为什么叠层器件我做了那么久都不行,你一来效率就突破15%了呢?”

    “吓我一跳……”许秋本来在全神贯注,用两只镊子左右开弓,夹取聚合物给体材料j4,结果被莫文琳一惊,材料直接飞了出去。

    好在,他现在镊子的熟练度已经达到了五阶40%,一个回首掏,精准的夹住了飞到半空中的j4材料。

    当然,这番操作运气成分居多,同时也有聚合物材料比较“轻”,不容易落地的因素在里面。

    见状,莫文琳惊叹道:“秀啊!”

    “还不是因为你,差点掉了,”许秋没好气的说道:“这一块j4估计有30毫克,换算成软妹币,就要300块呢。”

    “我知道错啦。”莫文琳吐了吐舌头,她刚才不知道怎么的,就是想捉弄一下许秋。

    其实,在实验室里,这种行为还是比较危险的,材料掉了倒还好,就是亏点钱而已。

    如果是是在做高危实验的时候,被惊吓到,手一抖可能就会发生实验事故。

    因此在做实验的时候,如果怕突然惊吓到其他人的话,通常会先弄出些声响,表明自己的存在,然后再讲话或者进行肢体接触。

    就像魏兴思每次走路都是“哒哒哒”的,自带bgm,或许也是有这方面的考虑,担心自己的突然出现,吓到学生。

    毕竟,他也知道导师的形象在学生的眼中,通常都是“大魔王”一类的。

    许秋完成了j4的称量,转头问道:“莫文琳,你刚刚说什么?”

    莫文琳复述了一遍刚刚的话:“我说……许秋,为什么叠层器件我做了那么久都不行,你一来效率就突破15%了呢?”

    “噢,因为我站在了巨人的肩膀上了啊。”许秋自然不会说,是因为已经提前在模拟实验室中拿到了结果。

    不过,他之所以决定直接把最优条件拿出来,只用三批器件就冲到了15%,也是因为莫文琳之前的摸索过程,有了铺垫,他直接拿最佳结果出来也不显得突兀。

    某种程度上,确实也是如他所说的“站在了巨人的肩膀上”,要是莫文琳的器件一直扑街,他多半也得演一演,过一周半个月再把现实中的叠层器件效率做到15%。

    “真的咩。”莫文琳瞬间把自己代入到了“巨r”的角色中,虽然她也知道许秋大概率只是随便说说的,但内心还是挺开心的。

    “真的。”许秋认真确定的回应道,对待手下的妹子们,能多鼓励还是要多鼓励的,就像企业老板一样,画饼灌鸡汤不一定有用,但总好过不画饼不灌鸡汤,说不定就能忽悠到人了呢。要相信,世上还是傻子更多的。

    许秋继续称量pcbm,他在试剂盒中找了一会儿,发现剩下的pcbm并不多了,于是问道:“pcbm是快用完了吗?”

    “是啊,”莫文琳回应道:“本来想和你说的,但是我忘记了。”

    “行,”许秋点点头:“我等会儿和吴菲菲讲一下。”

    平常买药品一般都是找国内的试剂商,操作起来比较简单,直接到联系对方,或者通过药品仓库进行购买即可。

    而组里的pcbm,一直都是由漂亮国的nano-c公司提供的,需要进口,手续会复杂一些,之前都是吴菲菲负责处理。

    倒也不是说非进口不可,就像ito基片后来就换了国产的。

    只是,一方面因为pcbm国产的也没有便宜太多,另一方面也是用习惯了nano-c这个品牌的pcbm,一直也没有出现什么问题。

    而在实验室中,比较忌讳的就是随意改变实验条件,试剂的品牌也是实验条件之一。

    哪怕两种试剂,名称一样,分子结构一样,纯度也一样,但实际用起来,可能会有非常大的差别。

    贸然更换品牌,可能会有不可预知的情况出现。

    比如,之前陈婉清做有机光伏倒结构器件的时候,她用到的是三氧化钼蒸镀靶材。

    中途有一次旧的三氧化钼用完了,本来想回购原来那家,结果发现断货了,需要等两周才有货。

    当时为了实验能继续进行,她便换了另外一家,纯度都是一样的,材料检验报告也没有问题。

    但做出来的器件性能就是不行,比之前用的那种三氧化钼效率普遍低2%左右。

    后来换回了原来那种三氧化钼,器件效率才恢复正常。

    至于造成这种现象的原因,谁知道呢?

    或许是和靶材的颗粒有关,或许是和里面某种微量的杂质有关,也可能刚好买到了一瓶次品……

    这些都是有可能的,就算强行找原因,也没有太大的意义。

    忙忙碌碌,花费半个月时间,终于找到了原因,最后有什么收获吗?

    没有,只是单纯的浪费了半个月的时间罢了。

    实验室中,许秋和和莫文琳两人一边工作,一边闲聊着。

    直到韩嘉莹进入实验室,号称:“我写文章写的有些累了,过来随便看看。”

    两人这才停下了交流,各奔东西。

    莫文琳转身离开,说道:“我回去写文章啦。”

    于是,许秋换了一个聊天的对象,他一边和学妹侃大山,一边制备器件。

    旋涂氧化锌,作为第一层传输层;

    旋涂pfn-br,作为第二层传输层;

    旋涂不同厚度的j4:pcbm:idic-m,作为底电池有效层;

    旋涂m-pedot,作为第三层传输层;

    旋涂氧化锌,作为第四层传输层;

    旋涂不同厚度的pce10:ieico-4f,作为顶电池有效层;

    蒸镀三氧化钼,作为第五层传输层;

    蒸镀银,作为电极。

    这是之前经过优化后得到的最佳加工工艺,许秋直接套用过来。

    毕竟现在只是将idic-4f更换为idic-m,传输层方面的加工工艺大概率不会存在很大的差异。

    一直忙活到晚上十点多,许秋终于完成了新的一批idic-m体系叠层器件的制备与性能测试,最高效率达到了1467%。

    同时,模拟实验中的idic-m体系的初步摸索结果也出来了,最高是1497%,还有不小的上升空间。

    而idic-4f体系的结果,经过这些天的多次优化,目前已经达到了1532%,上升空间并不大。

    虽然这批idic-m体系的叠层器件效率,暂时没有idic-4f体系的高,但许秋也不是很在意。

    他本来也不指望只靠制备一次器件就实现效率突破,这次尝试,主要是为了验证自己的思路有没有问题。

    现在仅仅是初步尝试,idic-m的体系就已经做出了与idic-4f相当的器件效率,说明当前优化的思路大概率是正确的。

    也就是说,有很大的几率能把叠层器件效率上限,再往上提升一些,或许能够达到155%以上。

    至于能不能上16%,这就要看运气了。

    完成了现实中的初次尝试,剩下的工作,许秋主要还是打算交由模拟实验室进行大范围的摸索。

    因为相较于普通的单结器件,双终端法制备的叠层器件在优化时的工作量翻倍都不止,有系统的帮忙可以省下不少时间。

    具体来说,在单结电池中,只有唯一的有效层,只需要优化一个有效层的膜厚,摸索范围通常在80-150纳米之间。

    而且对于绝大多数的有机光伏体系,把有效层的膜厚做到100纳米左右,就算偏离了最佳膜厚,通常也能达到最佳膜厚效率的90%。

    如果不是冲刺效率的工作,可以做的不那么精细。

    而双终端法制备的叠层器件,有两个有效层