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241 阴差阳错(求订阅)

        回到216,许秋前往手套箱配制了两个溶液,基于他的三代8系列以及学妹的b4t系列,即两个最高效率的3d-pdi体系。配制时,溶液浓度提高约4%,他打算采用金天刚制定的溶剂添加剂引入的新策略。

        随后,他利用学妹周日留下来的氧化锌预聚体溶液,以及清洗干净的ito基片,旋涂了20片氧化锌基片,置于200摄氏度加热台上高温退火。

        下午,韩嘉莹和陈婉清乘坐校车离开,前往张疆做合成。学妹的主要工作是大批量合成她的第二代b3t/b4t材料,至少要拿到200毫克以上的最终产物;学姐新买的1,3-茚二酮(a单元)还在路上,她打算先把d单元的醛基化反应准备起来,等a单元到了就可以直接进行合成。

        一点二十多分,许秋进入实验室,准备做一批器件。

        孙沃似乎也有旋涂的想法,不过他看到许秋后,主动将手套箱避让出来。

        许秋朝孙沃友善的点点头,将退火完成的氧化锌基片传入手套箱,随后在两瓶溶液中用新策略小心添加dio,接着轻轻晃动瓶子一分钟,让dio均匀的分散在溶液中,最后清洗手套箱氛围5分钟,这才再次进入手套箱,开始旋涂。

        这次,他直接采用模拟实验室中摸索得到的最佳条件,作为自己的实验条件。

        在旋涂的过程中,许秋非常认真专注,试图抓住上次实验时一闪而逝的灵感。

        然而,20片器件旋涂完毕,并没有之前灵机一动的感觉出现。

        许秋只好无奈的耸耸肩,把这些器件传送到蒸镀舱内,开始蒸镀。

        在等待真空度下降的过程,他也没闲着,把学妹带回来的20多个产物和中间产物的样品,各取1毫克左右,装入核磁管,加入氘代氯仿溶解,去老化楼送了一次样,测试核磁共振氢/碳谱。

        从老化楼赶回来,他又马不停蹄的继续蒸镀、测试。

        最终,这批器件效率最高值达到了7.35%,学妹的体系也达到了6.50%。

        看到这个结果,许秋舒了一口气,不算出人意料,他也没指望一次性达到模拟实验室中的最高值7.50%,只要能接近这个数值就好。

        毕竟,这次在模拟实验室中得到的最高值和以往不同,以往可能是几次或者十几次的实验结果中的最高值?  而这次经过反复优化后,是取近百次的实验结果。

        看上去是7.50%?  实际上大概是7.30±0.20%。

        这次20个器件中只有10个是许秋自己的?  样本数量不算多,结果只要落在7.30%附近就算正常。

        ……

        接下来的两天?  许秋又连续做了两批器件,同时他还把那20多个产物和中间产物?  进行元素分析的送样。

        这些涉及到分子结构的基础表征测试?  全部中间产物都要进行的;

        诸如光吸收、能级测试、显微形貌等针对有效层或者器件的表征手段?  就不需要面面俱到了,只要考虑最终产物即可。

        一连三天,做了三批器件,许秋终于在现实中重复出了7.48%和6.60%的效率。

        他在做实验的时候?  也一直在思考?  有没有什么地方可以完善的更好,尤其是一些现实中难以做到的,而利用模拟实验室可以做到的优化手段。

        还真被他发现了一条路子——可以采用模拟实验系统ii,对电池器件的传输层进行优化。

        在现实中?  针对传输层,通常的做法是在实验启动前?  做一波探索实验,确认一组实验条件,固定下来长期使用。

        一方面,现实中想要优化传输层,比如更改蒸镀三氧化钼的膜厚,每变换一次条件就要重新蒸镀一次器件,再加上实验数据是会波动的,必须大量的数据才能确认最优条件,实验的时间成本非常高,。

        另一方面,传输层对于器件性能的影响不大,确立了一组通用条件后,可能无法在所有体系中发挥100%的效果,但在大多数体系下都能够稳定发挥95%以上的效果,这便足够了,不需要每换一个体系就重新摸索一遍。

        但许秋有模拟实验室ii,可以完美解决这个问题,数十台蒸镀机器同时工作,完全可以一波就把条件给摸索清楚,而且还不会花费太多的系统积分。

        之前没想到这一点,主要原因是开启模拟实验室ii之后,有很长一段时间许秋都没有做器件优化工作,此外也是受了思维定势的影响。

        现在思路打开了,许秋瞬间发散思维,想到了很多点子:

        比如,除了三氧化钼的膜厚优化外,氧化锌的制备条件也可以摸索一番,包括膜厚、退火温度、退火时间以及其他制备工艺。

        再比如,可以试一试正结构的器件,虽然大多数情况倒结构的性能更佳,而且许秋经过长期的实验也已经习惯采用倒结构器件,制备起来更加得心应手一些,但不排除有例外出现的可能性。

        此外,还有其他科研工作者开发出的一些新型传输层材料,比如pfn、pdin,已经商用化了,而且也不贵,可以找深城那家光电材料公司购买一些。

        金属电极的膜厚倒是不用优化,因为只要膜厚超过一定阈值,确保器件不发生断路,具体厚度并不重要,哪怕蒸镀到1000纳米厚,和100纳米厚也没什么差别,反而可能因为电阻增大了10倍,导致效率降低了0.01%也不是没可能。

        当然,电极种类还是要考虑的,常用三种电极,金、银、铝的功函数各不相同。

        不过,有之前pce11时期的探索经验,这方面许秋已经摸索过了,当前体系下最佳的电极是银。

        基于这些思路,许秋给模拟实验人员下达了指令:

        以现有最优实验条件为基准,优化两种3d-pdi系列电池器件的加工工艺,第一优先级是调控三氧化钼的膜厚,第二优先级是调控氧化锌制备条件,第三优先级是正结构器件的尝试,第四优先级是是引入新型传输层材料(暂时没有材料,处于冻结中)。

        “总的来说,这次算的上是阴差阳错,经过连续三天的实操,之前的一闪而逝的灵感没抓到,反而产生新的实验灵感。”许秋自我总结,随后感慨道:

        “就是积分消耗有点快啊,每周3000进账,实在是有些捉襟见肘,好在之前有先见之明积攒了不少,暂时还算够用,希望下次权限提升,能够弥补吧。”

        ……

        周三晚上。

        因为魏兴思这周四要出国,所以这些天他还是比较忙的,在周一组会后他就基本没怎么管实验室了,一直在忙自己的事情。

        现在终于准备妥当,空闲下来,便打算和学生们谈谈心,了解下最近的实验进展。

        第一个被点名的是吴菲菲,不过她进去218没多久,大约三分钟后,便从办公室里出来了。

        “许秋,魏老师找你。”吴菲菲说道,表情看着还挺开心的。

        “好。”许秋点头回应,金天的实验已经完成,也没什么事情干,此时正在看文献,试图从中找点灵感出来。

        听到魏老师的召唤指令后,许秋当即放下文献,起身前往218,只是他微微诧异排序,一般第二个是段云才对,不过这也不重要就是了。

        “实验怎么样?”魏老师坐在办公桌前,身体靠在转椅靠背上,似乎有些疲惫,懒洋洋道。

        “这周连续做了三批器件,基于我的三代8系列以及韩嘉莹的二代b4t系列3d-pdi,目前最高效率……”许秋斟酌了一番,像往常一样留了一手,“分别为7.03%和6.38%,还有进一步提升的空间。”顺便把魏老师接下来可能问的问题也给回答了。

        “7%了!”魏兴思眼前一亮,挺直了身子,随后他盯着办公桌上的笔筒,陷入了思索,手指不自觉的开始轻敲桌子。他可不知道许秋藏了一手,如果按照寻常情况考虑,短短三天的时间,器件效率就再次取得突破的几率其实并不大,所以他得到这个消息还是有些意外的。

        过了一会儿,魏兴思突然看向许秋,说道:“没记错的话,pdi体系现在的世界纪录,是8%左右吧。”

        “是的,目前的最高效率是7.92%,”许秋点头回应,随后详细介绍道:

        “是去年刚发表的工作,pdi的三聚体和四聚体,湾位通过乙烯基形成稠环连接,给体材料是pce10,那篇文章发表在了am上。”

        许秋现在要挑战pdi的效率记录,原记录的文章自然看过很多遍,记得非常清楚,这篇文章还给了他实验灵感,在设计3d-pdi分子时,采用稠环化的灵感来源便是这里。

        “有没有信心超越他们?”这是一个疑问句,但硬生生的被魏兴思说成了肯定句。

        “我尽力。”许秋没有把话说太满。

        “好!”魏兴思微笑颔首,“如果能把器件效率做上去,就可以搞一篇大文章出来。”

        魏兴思的心中已经基本有底了,如果是段云说出“我尽力”,不用想,这工作多半要凉,因为段云喜欢吹牛,哪天他不吹了,就说明问题很大;而许秋比较稳重,能说出这话来,就说明他至少有五成以上的把握。

        不同人说出同样的话,代表的意思是不一样的,魏兴思作为导师,对学生能力、性格、行事风格的把握,自认为还是比较准确的。

        顿了顿,他继续问道:“对了,trpl的结果怎么样?”

        “还可以,之前得到了一个初步结论,3d-pdi分子稠环化,可以显著提高给受体之间的激子拆分能力。”许秋道。

        “不错,如果加上偏理论方面的研究,甚至有机会冲击一下nature子刊,nce最近新出的子刊sci.  adv.”魏兴思感慨道:

        “pdi领域,已经多少年没有出现nature、sce系列的文章了啊。”

        许秋嗯了一声,没有多做回应。

        实际上,除了早在2001年,pdi作为受体材料首次被应用于有机光伏领域中,发表了一篇《科学》主刊外,pdi系列这些年发表的文章没有一篇和《自然》、《科学》沾边。

        那篇《科学》文章中,r.h.friend是其中一个文章作者,他是有机光伏领域的开创者之一。

        文章的具体内容是基于pdi受体的有机光伏器件,在490纳米的光照条件下,获得了1.95%的光电转换效率。

        这在现在只是渣渣一般的成果,效率低就不说了,光照条件还只是单色光,都不是标准太阳光谱下的数据,可在当时算是突破性的进展,这意味着研究者们终于找到富勒烯衍生物的替代品了。

        可惜,这么多年来,pdi系列一直不争气,am、ees、jagew(德国应化)这些材料、化学类的顶刊加起来倒是发了十篇以上,可一篇和nature、sce沾边的子刊都没有,哪怕是nc这样的《自然》小子刊都没有。

        这种情况,就像是一些研究者在一个小圈子里自己玩,却一直出不了圈。

        归根结底,非富勒烯受体只是有机光伏大研究领域下的一个细分领域,pdi又是非富勒烯体系中的一个细分领域。

        除非能够做到突破细分领域的成绩来,比如突破有机光伏整个领域的光电转换效率总纪录(12%),那意义自然不同。

        打破pdi体系的记录nb吗?

        自然是nb的。

        但上面还有更高的记录。

        就如同:

        百万身家厉不厉害?一般般。

        千万身家厉不厉害?还凑合。

        亿万身家厉不厉害?这个厉害吧。

        但上面还有十亿万富豪。

        因此,现在有机会谋求一篇《自然》、《科学》的子刊,nat.  un.(nc),或是sci.  adv.(sa),也算是一大进步了。

        当然,在学术界,不同领域的不同研究者对于不同期刊的定位有所偏差,就如同am和jacs之争,换算比例究竟是1:1、1:2、2:1或是其他,没人能说的清楚。

        有人看不上nc,觉得上面有不少灌水的文章,还要收不少的版面费,不如am,不如jac上灌水试试看,他们瞬间就萎了。

        相对来说,有机光伏领域,能在am、jacs上灌水得课题组一定是比能在nc上灌水的课题组要多的。

        至于nc和sa比较,相对来说,nc是老刊,比较稳定,sa是新刊,有赌的成分在里面,未来会是什么样子很难说的清楚。

        因此,许秋还是倾向nc。

        这是有前车之鉴的,就像当年《自然》子刊sci.  rep.(sr)刚出来,不少人觉得是nc第二,把很多好文章投了过去,坐等升值。

        现在sr出了分区,是sci三区,人们顿时傻眼了,都不好意思跟别人介绍他们当年投sr的工作。

        不过,目前这些对于许秋来说,暂时还处于想象阶段。

        等什么时候器件效率真到了8%以上,才有机会把这些变为现实。

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