第十六章 旋涂

我有科研輔助系統 第十六章 旋涂

下午，實驗室。

剛見到許秋，陳婉清便主動說道：“學弟來了呀，今天我教你旋涂操作吧。”

“好啊。”許秋回復道。

他心想平常都是他主動找學姐請教的，今天學姐怎么這么熱情，不過也沒太過在意。

閑聊了一會兒，兩人穿好實驗服，開始工作。

檢測到旋涂技能，是否進行記錄？

“記錄。”

“系統，之后遇到與實驗相關的技能，可以自動記錄嗎？”

可以。

…………

“旋涂操作主要用到的儀器是勻膠機。

首先在基片上滴加溶液，然后利用勻膠機使基片高速旋轉，在離心力的作用下，溶液被迅速甩開，溶液中的溶劑揮發，最終形成均勻的固體薄膜。

通常，用旋涂法制備得到薄膜的厚度，在幾納米到幾百納米之間。

我們實驗室現在有兩臺勻膠機，一臺在手套箱內，一臺在手套箱外。

今天教你三種溶液的旋涂方法，分別是PEDOT、氧化鋅和有效層溶液。

首先是PEDOT，旋涂時要注意……”

陳婉清介紹完畢后，說道：“原理和操作方法就是這樣子，你還有什么問題嗎？”

“沒問題，我都明白了。”許秋道。

“好……那我回去啦，今天下午的時間，應該只夠涂好PEDOT和氧化鋅，有效層的話等周日再說吧。”陳婉清道。

“嗯嗯。”許秋點點頭。

他感覺學姐有點奇怪，今天她怎么了？

算了，不想了，做實驗要緊。

…………

這幾天通過閱讀文獻，許秋大致了解了有機太陽能電池器件的結構。

通常分為正常結構和倒置結構兩種。

正常結構是玻璃作為基底，上面的ITO作為正極材料，然后用旋涂法制備空穴傳輸層、有效層，最后通過真空鍍膜（蒸鍍）手段，制備電子傳輸層和負極材料。

倒置結構中，首先是玻璃基底，ITO為負極材料，然后用旋涂法制備電子傳輸層、有效層，最后蒸鍍法制備空穴傳輸層和正極材料。

清洗基片、配制溶液、旋涂、真空鍍膜，就是制備有機太陽能電池的四大技能，今天學會旋涂后，就只剩下蒸鍍了。

許秋開啟輔助系統，進行實驗操作。

首先是PEDOT薄膜的制備。

PEDOT是一種水溶性的聚合物材料，具有高的電導率，為了增加它的溶解性，通常須添加一定比例的聚苯乙烯磺酸鹽（PSS），因此嚴格來講，稱之為PEDOT:PSS更為合適。

許秋先用氮氣槍吹干24片基片，裝入兩個培養皿中。

然后將取下蓋子的培養皿，放入臭氧發生器中，處理30分鐘。

臭氧難以儲存，利用臭氧發生器可以將空氣中的氧氣轉化為臭氧。

用臭氧處理基片可以增加其表面的浸潤性，使液體在旋涂過程中容易停留在基片上，避免得到帶有孔洞的薄膜。

趁著臭氧處理的間隙，許秋從冰箱的冷藏室中拿出裝有PEDOT水溶液的試劑瓶，用一次性滴管吸取2毫升左右溶液，并轉移至4毫升離心管中。

然后取出一支1毫升的一次性注射器，去掉針頭吸滿溶液后，在注射器頭部加裝0.22微米的水相過濾頭。

……

“什么味道。”

許秋突然聞到一股淡淡的魚腥味。

他很快反應過來，應該是臭氧泄露了。

因為臭氧的毒性較低，他也沒去專門戴個防毒面具，直接提起一口氣，走到臭氧發生器旁邊。

先將儀器停掉，然后開始檢查。

儀器門關閉的嚴嚴實實，儀器后端的橡膠軟管也連通著窗戶外面。

看起來一切正常，那么氣味是怎么散出來的呢？

難道是那里？

許秋心中有了推斷，他找到工具箱，從中翻出一卷3M的黑色電工膠布，然后帶著膠布返回臭氧發生器。

這時臭氧的味道已經逸散的差不多了。

他繞到儀器后面的軟管處，仔細的一段段檢查。

果然，有一處橡膠軟管因老化而產生了裂紋，而且從斷裂痕跡來看，應該是剛斷裂不久的。

許秋用膠布將裂紋處粘好。

再次開啟儀器，這次聞不到臭氧的味道了。

不過，用膠布粘只是權宜之計，最佳的方法還是更換一根新的橡膠管。

于是，許秋喊道：

“學姐，臭氧發生器的軟管裂開了，我現在先用膠布粘住了，之后需要領用一根新的管子。”

“好的，我記下了。”陳婉清道。

解決了這個小麻煩后，許秋待臭氧發生器的倒計時結束后，繼續實驗。

他將培養皿從儀器中取出，用鑷子夾取一片基片，將基片放在勻膠機的平臺上。

平臺下面有一小孔，連接著真空泵，用來確保在高速旋轉過程中，基片不會移動。

他設定好勻膠機的參數，轉速是3000轉每分鐘，旋轉時間設為60秒。

然后用針筒擠出約0.1毫升的PEDOT溶液到基片中央，再用過濾頭的末端拖動液面，使溶液覆蓋滿整個基片。

接著按下啟動鍵，勻膠機自動開啟真空泵，并按照預設的參數運行，待平臺完全停止轉動后，自動關閉真空泵。

又是一個類似于超聲波清洗儀的傻瓜式機器。

許秋用鑷子夾起旋涂好的基片，仔細檢查，發現旋涂的非常完美，藍紫色的薄膜覆蓋了整個基片，而且薄膜表面光滑，沒有孔洞。

將基片放回原培養皿，繼續夾起下一片。

重復旋涂12次后，11片完美，僅有一片略有瑕疵，只涂上了四分之三的面積。

許秋將有瑕疵的那片丟入舊基片盒子中。

接下來，是熱退火步驟。

對于PEDOT:PSS薄膜來說，退火的主要作用是除掉其中殘留的水分，所以只需要溫度比水的沸點稍高即可。

許秋將旋涂好的基片連帶著培養皿，置于設定溫度為130攝氏度的加熱臺上，然后按下秒表進行計時。

一般需要30分鐘以上。

等待時間較長，許秋回到辦公桌，打算喝口水，休息一會兒。

突然，旁邊的學姐冷不丁的問了一句：“許秋，你對未來有什么打算呀？”

許秋差點把喝到嘴里的水噴出來。