第一百七十二章 PCE11?

我有科研輔助系統 第一百七十二章 PCE11?

下午一點半左右，陳婉清她們陸陸續續的回到材一216。

許秋覺得中午的事情還是有必要和她們講一聲的，尤其是學姐和吳菲菲，她們兩個也是使用勻膠機的主力成員，于是他便說道：

“龔老師那邊快遞過來的加熱式勻膠機，今天上午到了材一，我剛才把它從門房取回來，然后直接放到旋涂手套箱里面了。”

“已經裝好了嗎？”吳菲菲問道。

“裝好了。”

“手套箱沒有漏氣吧？”

“雖然遇到了一些小麻煩，但是已經解決，我最后檢查過手套箱的氣密性，沒有漏氣。”

“那原來的勻膠機呢？”

“噢，我把它裝在箱子中，放在實驗室的角落里了。”許秋耐心的解釋道。

“那就好。”吳菲菲終于滿意的點了點頭。

吳菲菲化身為問題寶寶，許秋倒不是很奇怪，畢竟她是旋涂手套箱的負責人，要是出了問題難逃魏老師的制裁。

“新儀器的加熱功能好用嗎？”陳婉清接話道，她最近打算研究不同處理溫度下的P4T體系有效層薄膜，這儀器對她來說還是蠻重要的。

“不清楚，我只負責了安裝，”許秋指了指實驗室方向，繼續說道：“加熱功能我交給韓嘉瑩進行嘗試了。”

“好呀，我去看看。”

學姐離開后不久，吳菲菲突然問道：“你說有機用的熱旋涂法，能不能復制在鈣鈦礦體系中呢？”

許秋不假思索道：“我覺得至少可以試一試嘛，反正現在儀器已經到了，試一試總沒錯的。”

隨即，他思索片刻，問道：“你現在有看到過相關的熱旋涂文章報道嗎？”

吳菲菲搖搖頭道：“現階段還沒有看到過這樣的工作，大家主要在做新的鈣鈦礦材料，通過調控分子結構，偶爾也會有添加劑、后處理這類的工作。”

許秋摸了摸下巴，分析道：“我估計是因為鈣鈦礦光伏是這兩年剛剛興起的領域，可供研究的方向太多，或許等到大方向研究的差不多了，像有機光伏現在的情況，研究者們就會另辟蹊徑，找一些細分的研究方向，當然也不排除有人試過熱旋涂，然后發現針對現有的鈣鈦礦體系，熱涂法并不是一個好方法。”

“沒想到你的思路很清晰嘛，”吳菲菲眼睛一亮，笑著說道：“看來有空我們也可以多討論討論，從你這邊收獲一些建議。”

“我也只能給出一些不成熟的建議罷了。”許秋忙擺擺手，謙虛道：

“你可是發過EES這樣頂刊的，還需要來找我討論嘛。”

“我那篇EES是綜述文章，能發表運氣成分居多，主要是大佬們都在忙著沖效率，寫綜述的人不多，就被我撿了個漏。”吳菲菲道：

“綜述的含金量，與具體的實驗工作相比可差遠了，對了，你之前不是投一篇AM嗎，現在情況怎么樣啦。”

“投稿快兩個月了，但目前還沒有收到消息，”許秋有些郁悶道：

“魏老師上周查過賬號后臺，說是文章在送審中，他還給編輯發郵件催了一下，也不知道現在情況如何。”

“估計是有審稿人的審稿速度比較慢吧，”吳菲菲安慰道：

“好事多磨嘛，說不定明天就能收到消息，文章就直接接受了呢。”

“借你吉言嘍。”

休息了一會兒，許秋前往實驗室。

本來這周他給韓嘉瑩安排了四個實驗，但到目前為止她只完成了兩個.

而現在她又有了新任務，一方面，要摸索基于加熱式勻膠機的最優實驗條件，另一方面，還要制備周六的光源樣品。

顯然，她沒空再幫他做實驗了。

沒辦法，只好親自上場。

途徑手套箱的時候，許秋看到學妹在手套箱內部操作，學姐在旁邊觀望。

他便走了過去，站在兩人之間，隨意問道：“新儀器用起來怎么樣？”

“這儀器實在是太給力啦，”韓嘉瑩欣喜道：

“我試著涂了十幾片玻璃片，到目前為止涂膜的成功率……你猜有多少？”

看她著樣子，也不用保守估計了，肯定是沒有失敗，許秋淡定道：

“100吧。”

“bingo，師兄懂我啊。”韓嘉瑩開心道：“全部成功了。”

“不錯，不錯，那儀器溫度控制方面呢？”許秋問道。

“控溫很穩定，旋涂過程中溫度的上下偏差值在……”韓嘉瑩想了想道：“正負3攝氏度以內。”

“不僅如此，得到的薄膜質量都不錯，涂出來的薄膜中央也不會像之前出現一個大圓了。”陳婉清也笑著補充了一句。

“那就好。”許秋點了點頭，這些都算是預料之中的結果。

了解基本情況后，他也沒有急著走，又留下來看了一會兒學妹的實驗操作。

在一旁的加熱攪拌臺上，溶液的加熱溫度是100攝氏度，另一旁旋涂儀器的設定溫度同樣是100攝氏度，轉速設定為.m.，旋轉時間為35秒。

開始實驗。

韓嘉瑩先夾取一片干凈的玻璃片，用氮氣槍吹表面1秒左右后，將其放在吸臺正中央;

然后擰開加熱攪拌臺上的溶液瓶蓋;

接著按下勻膠機開啟按鈕，在平臺開始旋轉大約3秒后，迅速用移液槍吸取20微升溶液，將溶液噴到高速旋轉的基片上;

完成后把移液槍頭擠到專用的垃圾桶內丟棄;

最后旋緊溶液瓶蓋。

整個過程行云流水。

“不愧是我帶出來的徒弟啊。”許秋脫口而出道。

剛說完，他就感覺有些尷尬，怎么一不小心把內心的想法給說出來了。

陳婉清倒是沒有說話，只是似笑非笑的盯著他看。

韓嘉瑩白了他一眼，配合道：“是是是，都是師兄教的好。”

只是，這嫌棄的語氣……

看來此地不宜久留啊。

許秋囑咐了幾句后，果斷開溜，跑到了隔壁的蒸鍍手套箱。

今天他要做的實驗也有不少，要補充測試四個體系的CELIV和TOF數據。

經過這樣一個小插曲后，韓嘉瑩停下了手中基于玻璃片的旋涂實驗。

這臺新儀器她已經基本摸清了。

目前看來，它能讓真·熱旋涂法的操作難度下降非常多，差不多降至了普通的噴涂法。

當然，新方法能否替代原來的操作方法，具體效果如何，還需要器件測試結果來驗證，這也是許秋交給她的任務。

韓嘉瑩看了看旁邊的學姐，主動說道：“我等下要用新儀器做一批器件，學姐有沒有要做的體系？”

“唔……”陳婉清想了想，說道：“還是做幾片吧，溶液在我的樂扣盒里，標注分別為P37P、P55P和P73P，日期應該是12月5號左右，應該還剩下一些。”

P37P這三個體系的溶液，是基于她的三元共軛共聚物體系與PC[70]BM的共混溶液，P37表示給體材料中兩種A單元的摩爾比例，P表示PC[70]BM。

這是簡化版本的標注形式。

因為最優條件已經摸索出來了，所以像溶劑、濃度、D/A比例這些條件是固定的，可以省略，只需要標出材料和日期即可。

畢竟裝溶液的小棕瓶，瓶身是通體棕色的，用記號筆寫上去的字很難分辨，而能下筆的瓶蓋直徑又只有1厘米左右，空間也不多。

與其寫一堆密密麻麻的小字，倒不如大氣一些，把主要內容標出來。

學姐的樂扣盒放在手套箱最里面的架子上，韓嘉瑩很努力的向那個方向伸手，但還是夠不到。

沒辦法，她的手短，而且手套箱的縱深有一米多。

好在這種情況也不是第一次遇到，她拿起一把長約30厘米的鑷子，夾住樂扣盒的一端，將其取了下來。

為了保證溶液瓶不側翻，整個過程都非常的平穩。

隨后，她掰開樂扣盒旁邊的四個鎖扣，從學姐的溶液盒中找到了三瓶目標溶液，檢查了一下，均有200微升以上的溶液，且內壁無明顯固體物質殘留。

實驗室配制的有機溶液中，如果初始溶液體積為1毫升，那么200微升就是一個重要的閾值。

當剩余溶液量低于200微升這個數值，溶液通常會被棄用，除非是用來做一些不太重要的實驗表征。

因為此時溶液的濃度，相較于初始配制時會有非常大的偏差，偏差值通常超過20。

韓嘉瑩將三瓶溶液轉移至加熱攪拌臺上的樣品鐵托中，隨后問道：“只要做這三個體系嗎？”

“嗯嗯，”陳婉清點了點頭，補充道：“其實主要是嘗試性質的，我的體系之前用過熱旋涂，但并沒有什么效果。”

“那旋涂條件呢？”韓嘉瑩一邊問，一邊把樂扣盒扣好，重新用長鑷子夾起，將其放回原處。

“條件還是按之前的吧，我找找看……”說完，陳婉清的目光，在手套箱邊緣處的一排便簽紙中游動。

這些便簽紙，被貼在不影響手套箱正常使用的位置上，通常寫著實驗條件、實驗步驟、實驗備忘等內容。

便簽用起來還是比較方便的，在不需要的時候直接撕下即可。

不過，在實驗室建立初期的時候，田晴為了實驗方便，直接用黑色記號筆在手套箱的玻璃上寫寫劃劃。

后來她被陳婉清、吳菲菲兩個手套箱負責人聯合制止，田晴也深刻認識到了自己的錯誤，用丙酮把字跡都擦掉了。

再后來，就都統一用便簽紙來記錄信息了。

幾秒鐘后，陳婉清指向一處便簽，說道：

“就是這個，條件是轉速2500……，對了，你一共打算做多少片？”陳婉清道。

“上午我已經做好了24片氧化鋅基片，今天都用掉吧。”韓嘉瑩道。

“那分給我六片怎么樣？”陳婉清試探道：

“三片用之前的最優條件做對照，三片用100攝氏度熱涂。”

“沒問題。”韓嘉瑩又掃了一眼便簽內容，同時記住了便簽紙的位置。

“那你先做器件吧，等你做完我再過來，辛苦你啦。”陳婉清道，本來她今天也是有實驗的，但還是把手套箱讓給了韓嘉瑩，畢竟做器件的流程長，優先度更高一些。

“好的。”韓嘉瑩點了點頭。

待陳婉清離開，她突然說道：“師兄，你要做什么體系？”

許秋剛把一片器件裝在樣品托內，正準備測試CELIV，而學姐學妹兩人的對話，他只聽了個開頭，后面就專注實驗了。

在聽到“師兄”這個關鍵詞后，他愣了一下，很快反應過來，回了一句：“讓我先想想。”

他的體系已經被證實了熱旋涂法有效，那么初步嘗試的策略，應該是直接選擇最優的材料，對其進行精細調控。

如果器件性能能夠進一步提升，再推及至其他體系也不遲，還可以把最終結果更新在他投稿AM的那篇文章上去。

許秋很快下定決心，說道：

“我只做一個體系就好，P2FBT4T2OD和PC[70]BM的，溶液你應該知道在哪里，條件的話你看著來吧。”

“讓我看著來，”韓嘉瑩小聲嘀咕著:“師兄這么相信我嘛……”

“你說什么？”

“沒什么，師兄安心實驗吧，這邊就交給我。”

整個下午，許秋忙于自己的實驗，只偶爾和韓嘉瑩閑聊了幾句，不過都是與具體實驗細節無關的。

大方向已經指明了，具體細節交給她來補充，問題應該不大，畢竟學妹的科研水平還是令人放心的，他感覺自己的身份越來越像是一個導師了。

晚上八點左右，韓嘉瑩的器件蒸鍍完畢。

雖然許秋對她具體的實驗過程沒怎么關心，但對于實驗結果，他還是非常在意的，于是便湊到了她的旁邊。

實驗室里，除了許秋他們兩人在準備測試外，陳婉清也在做實驗。

不過，她在另一邊旋涂手套箱里，研究著新儀器，她對下午做的那三個體系的熱旋涂器件，并沒有抱太大的希望。

她的注意力完全集中在新的研究工作上，也就是基于許秋P4T材料的細分工作，考察不同處理溫度對結晶性能的影響。

課題組晚上一般人都比較齊，因為研究生的課程很少安排在晚上，學校里的活動也是在白天居多。

外面的辦公室中，田晴在努力碼字寫文章，因為她太能拖了，魏老師昨天給她下了最后通牒，這周她的文章必須寫好、改好、投掉。

吳菲菲在閱讀剛剛出爐的十幾篇鈣鈦礦相關的文獻，她本來打算做實驗的，試一試新儀器，但手套箱今天一整天都被有機三人組占領了，她也就沒有和他們爭。

段云則在處理熱電數據，這幾天都是笑容滿面的，實驗工作似乎很順利，看樣子很快要弄出一篇文章來了。

雖然他的設備搭建花費了近半年，但在設備在搭好后，他的科研工作似乎進了快車道。

磨刀不誤砍柴工這句俗語還是有一定道理的。

韓嘉瑩用鑷子把基片從樣品支架上取下，整齊的放入兩個培養皿中裝好。

一共有24片基片，有效層薄膜大多涂覆完整，只有一兩片看起來略有瑕疵。

器件上面的電極明晃晃、亮閃閃的。

常用的金屬電極有金、銀、鋁三種。

魏老師實驗室里一般默認用的鋁電極，一方面是因為便宜，另一方面也是因為它的性能不算差。

這次的電極銀光閃閃的，用的肯定不是金，而銀和鋁電極外觀比較相近，倒是不太好分辨。

許秋通過直覺判斷，銀電極的概率更大些，便問了一句：“這次蒸的是銀電極？”

“沒錯，我沿用了師兄做出最高效率器件時的條件。”韓嘉瑩點點頭道：“對了，我們先測哪片呢？”

“我都不知道你具體都做了什么條件的……”許秋無奈道。

“那我隨便挑一片吧。”韓嘉瑩道。

說完，她手持鑷子，在培養皿上方晃來晃去，似乎在尋找合適的目標。

幾秒鐘后，她挑準了一片基片，從側面翹起一個角，然后夾了起來，說道：“就這片吧。”

“好啊。”許秋沒什么意見。

他看了一眼基片背面的側邊，標注有“XQ，110，2.5K”。

沒猜錯的話，應該指的是110攝氏度熱旋涂，2500轉，這似乎是他體系曾經的最優條件。

最近一個多月，都是學妹在幫他做實驗，他已經很久沒有親自做器件，具體的實驗條件都有些記不清楚了。

連接好基片和測試儀器后，韓嘉瑩電腦軟件的“測試”按鈕。

“滴”的一聲，源表數顯屏幕上的數值開始閃動。

這是這一批次的首個器件，許秋還是很在意其性能的，他緊盯著源表上的示數。

雖然器件的亮態JV曲線，以及具體的光電參數，要等測試完畢后才能在電腦上顯示，但是通過源表的實時讀數，可以大致估算出器件的短路電流密度。

他注意到，當電壓值為0的時候，電流數值為1.65……毫安，因為數字是連續變化的，所以他只記住了前三位數字。

許秋心算了一番，電池的有效面積為0.09平方厘米，那么短路電流密度大致在1819毫安每平方厘米。

這個數值在有機光伏領域中，已經不算低了，如果開路電壓在0.9伏特左右，填充因子在0.60左右，那么器件的光電轉換效率就接近10了。

又過了幾秒鐘，測試結束。

電腦自動繪制出JV曲線，并顯示了各項光電性能參數。

韓嘉瑩一直盯著電腦屏幕，看到上面的數據后，她激動道：

“超過10了，效率有10.12呢。”

“不錯，開門紅啊。”許秋笑道。

他倒沒有像學妹那么激動，一方面是他提前推斷出了結果，另一方面這個效率雖高，但也并沒有突破他之前的紀錄。

學妹的聲音也驚動了陳婉清，她轉過頭看了看，朝許秋說道：“超過10了？是你的體系吧。”

“是我的，現在說明用新儀器涂出來的薄膜不比之前的差，至少重復出了10的結果。”許秋道。

“不錯，繼續加油。”學姐鼓勵了一句，便轉身繼續她的實驗。

“我們也繼續吧。”許秋拍了拍韓嘉瑩的肩膀。

“嗯”

很快，她便測完了第一片器件上全部的六個數據點，效率最高值10.18，最低值10.05。

“師兄，數據的波動似乎比之前小了很多。”韓嘉瑩道。

“我也注意到了這個情況，就是不知道是不是特例。”許秋道：“再測一片同轉速下100攝氏度，這個條件有做吧。”

“有的。”韓嘉瑩把測試完畢的基片反面朝下，放回原來的培養皿，然后取來標有“XQ，100，2.5K”的基片。

幾分鐘后，測試完畢。

這次的最高值是10.46，最低值是10.28。

“看來，數據波動確實是變小了，而且效率的絕對數值，都和我之前的最高效率值差不多了。”許秋道：

“這回測同轉速下90攝氏度的。”

“好的。”學妹快速替換基片、測試。

最高值10.38，最低值10.11。

韓嘉瑩思考片刻，問道：

“效率降低了，要換回100攝氏度的體系，測3000轉速嗎？”

“可以。”

“提高了，10.68！”

“還有更高轉速的嗎？”

“還有3500轉的。”韓嘉瑩這次直接找到了對應的基片，開始測試。

許秋心中盤算，到目前為止，他的體系都已經出現三種溫度條件，三種轉速條件了。

他又掃了眼培養皿中的基片，大多數都是標注“XQ”的，便好奇問道：“我的體系你做了多少樣品？”

“師兄的有16片，陳婉清學姐的6片，我的2片。”韓嘉瑩說完，又迅速補充道：

“別多想，我只是想用你的體系作為參照，找到規律，然后搬運到我的體系中，畢竟你的效率高嘛。”

“行吧，姑且信你。”許秋道。

那應該是各自四種條件，轉速從2000到.m.，溫度從90到120攝氏度。

不多時，韓嘉瑩測試完畢。

“這片最高有10.92，”她先是一喜，隨后輕嘆道：“可惜沒有更高轉速的了。”

“下次有機會再做一批就是了，”許秋鼓勵道：“突破11還是非常有可能的。”

從現有的結果來看，在100攝氏度條件下，效率隨著轉速的提高而提高，而且還沒有出現拐點。

那么繼續提高轉速到.m.以上，就有希望獲得更高的效率。

從10.92到11，只差0.08，問題應該不大。

看到了效率突破11的希望后，許秋心思也活絡了起來。

現在有機光伏領域中作為基準的PTB7TH給體材料，它的別名是PCE10。

因為它是首次報道的，效率超過10的體系。

之后，經過五六年的發展，國際上大量的研究人員，不斷優化PTB7TH體系的器件制備方法、傳輸層材料和電極材料的選擇，發表了上百篇相關論文，將其最高效率提高至12。

但到目前為止，除了PTB7TH體系外，其他報道出來的效率超過10的有機光伏材料，還沒有一種效率能夠超過11的。

那么，如果許秋的P2FBT4T2OD材料在首次發表時，效率就能達到11，他就有資格將這種材料命名為PCE11。

現在，距離這個目標，只差一步之遙。

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