247 一聽就是老扇形圖了

我有科研輔助系統 247 一聽就是老扇形圖了

“鈴鈴鈴。”

早上八點，手機鬧鐘準時響起。

許秋快速按掉鬧鐘，在床上賴了一分鐘，這才一個鯉魚打挺，坐起了身。

他看了看另外兩個鋪位，陶焱已經離開寢室了，任斌還在呼呼的睡著懶覺。

隨手抄起手機，解鎖屏幕，一長串各種應用軟件推送的消息中，有一條來自魏老師的微信消息。

“收到，辛苦了。”對方回復的是他之前拍的那一堆儀器圖片。

許秋看了看消息的發送時間，是凌晨一點多，估計那會兒是魏老師剛到酒店吧。

他沒有回復魏老師，而是給韓嘉瑩發了句“早安”，然后去簡單洗漱了一下。

洗漱完畢，學妹還沒有回復消息，許秋判斷她應該是還沒起床，畢竟昨晚兩個人弄到了凌晨。

于是，他便一個人去早鍛、吃早點。

大概九點的時候，許秋收到了韓嘉瑩的消息：

“早安”

“這是啥？”

“豬。”

“你才豬呢。”

“反彈。”

“反反彈。”

“別鬧啦，快起床。”

“就鬧，哼！”

許秋一邊和學妹聊著天，一邊朝材一的方向走去，他主要是打字，學妹主要是發語音，少女的聲音帶著三分慵懶，三分傲嬌，四分柔媚，一聽就是老扇形圖了。

韓嘉瑩沒有賴太久床，畢竟她今天的實驗任務不輕，一方面要測試微波反應器是不是好用，另一方面還要處理許秋昨天投的那兩個反應。

“起床啦，我去洗漱啦。”

“乖，去吧。”

許秋大概九點半到達材一216，他發現實驗室還沒有開門，他是第一個來的。

他搖了搖頭，用一卡通打開門禁，進入里間的實驗室，查看幾個小時前準備好的裝有樣的8個一次性離心管，每個里面都有2個相同體系的樣品。

許秋確認離心管和樣上的水分均已經完全晾干，便用塑封袋將它們全部打包帶走。

來到材一樓下，他剛好遇到了剛剛騎車過來的孫沃，朝對方打了個招呼，接著輕車熟路的向老化樓走去。

今天預約的TEM測試時間是十點整，他提前了大約十分鐘到達TEM測試房間，上一組的學生還沒有離開，他們正在測試最后一個樣品。

等了一會兒，終于輪到了許秋。

負責測試的老師還是上次的那個，話不是很多，對方簡單詢問了一下許秋樣品的類型，想要得到什么信息，便開始上樣品。

液氮冷卻、抽真空、打開相機、開始測試。

兩人交流拍攝部位、拍照、縮小畫面、繼續拍照、繼續縮小畫面……

放大畫面、換一個位置、重復上一步。

更換樣品，重復上面三步。

U盤拷貝數據，拍拍屁股走人。

雖然TEM測試得到的最終數據是一組.bmp格式的位圖圖片，之后還需要自己手動裁剪、圖像處理，但在測試過程中，也是可以直接通過電腦屏幕實時看到圖像的。

離開測試房間時，許秋已經在心中完成了數據的初步分析。

一共四組條件，TEM的圖像各不相同：

1#，純氯仿溶劑條件，給受體共混的非常好，幾乎沒有PDI的聚集區域；

2#，氯仿DIO條件，給受體共混的較好，有少量PDI的聚集區域；

3#，純氯苯溶劑條件，給受體出現一定程度的相分離，有明顯的PDI晶相區域產生；

4#，氯苯DIO條件，給受體出現明顯的相分離，有大量PDI晶相區域產生。

不同的溶劑處理條件，對應著不同的器件性能，根據之前模擬實驗室中得出的結論，2#最佳，1#次之，3#再次，4#最差。

這個器件性能與共混形貌的對應關系，倒是符合有機光伏領域關于共混形貌的通用理論，即有效層的最佳共混形貌為雙連續的三相結構，2#的共混形貌最佳，因此對應的器件性能也是最佳。

所謂的雙連續的三相結構，指的是給體聚集相、受體聚集相、給受體共混相三種相區缺一不可：其中，兩種聚集相需呈現雙連續的構造，貫穿整個有效層大約100納米的尺度，用來產生激子，并將自由的電子/空穴輸運至電極；在兩種聚集相的交界處存續著共混相，也會產生激子，但主要作用是拆分激子，形成自由的電子/空穴，然后分別將它們轉移至受體聚集相/給體聚集相。

而在有機光伏領域，整個光電轉換過程主要有五步：

激子產生，光能轉換為電能的第一步，光電材料吸收光子受到激發，形成被庫侖引力束縛的電子/空穴對；

激子擴散，被束縛的電子/空穴對轉移至給受體共混相；

激子拆分，被束縛的電子/空穴對在給受體界面處被拆分，變為可自由移動的電子/空穴，分別留在受體/給體相中，期間會損失一部分能量；

自由電荷輸運，受內建電場的驅動，自由電子/空穴分別在受體/給體聚集相中向兩個電極方向移動；

自由電荷被電極收集，在無外加載荷情況下，兩個電極分別聚集電子/空穴，即負/正電荷，形成電勢差，如果有外加載荷，則形成光電流。

三相結構承擔了這五個步驟中的前四步，共混薄膜形貌的重要性可見一斑。

這也是為什么使用同樣的光電材料，在不同器件加工條件下，最終得到的電池器件性能不同的原因。

許秋離開老化樓，在外面溜達了幾步，來到旁邊的第四教學樓，隨便找了個沒在上課的教室，走了進去。

教室里有幾個自習的學生，許秋的出現并沒有造成什么波瀾。

許秋掃了兩眼他們的課本。

嚯，《高等數學B》。

應該是大一的學弟學妹們，上完了第一二節課后留在教室里復習吧。

許秋內心隨意推理了一番，隨后在靠近門口的座位上趴下假裝睡覺，進入模擬實驗室II。

基于這次的TEM測試結果，他得到了幾個主要結論：

第一，許秋和韓嘉瑩的兩個最優3DPDI體系，在低沸點氯仿溶劑處理條件下，PDI分子的本征結晶性能夠被極大幅度的抑制。

第二，PDI非富勒烯受體體系，和傳統聚合物給體/富勒烯衍生物受體的體系不同，前者有效層的共混形貌受加工溶劑的影響非常大，許秋推測可能的原因是，前者為小分子材料主導的結晶，后者為聚合物材料主導的結晶。

第三，高沸點的溶劑添加劑DIO，會延長有效層溶液轉換為有效層薄膜的時間，進而提升3DPDI分子的結晶性，增加了PDI晶區的數量和大小。

第四，氯仿和氯苯兩個主溶劑進行比較，氯仿的沸點低于氯苯，因而初始狀態下氯苯溶劑的體系更容易誘導3DPDI分子結晶，形成晶區。

在這些結論之中，第二條為接下來的實驗優化提供了新的思路：

既然有效層的共混形貌，在極大程度上會受到加工溶劑的影響，那便強化這方面的探索力度。

許秋很快便做好實驗規劃，以純氯仿的體系作為基準點（此時PDI的晶區幾乎為0），仿造之前氯仿/DIO體系的優化路線，引入各種各樣的高沸點溶劑作為溶劑添加劑(PDI晶區數量、尺度增加）。

接著，他迅速給模擬實驗人員下達指令，探索氯仿/氯苯體系，氯仿/二氯苯體系，氯仿/氯萘體系……

下午，許秋補充了兩個3DPDI體系的HOMO/LUMO能級測試。

這次他的3DPDI分子雖然開發了三代，但許秋不打算像之前PCE11體系那樣，把三代分子拆分成三篇文章發表。

一方面，要拆分成三篇文章，就必須按照一、二、三代的順序發表，有被其他人提前截胡的可能性。

如果是缺文章畢業的話，這樣搞搞也可以理解，但許秋現在不缺文章，自然沒必要這么做。

完成HOMO/LUMO能級測試后，許秋把現有表征數據放在PPT文件中進行匯總。

不總結不知道，一總結嚇一跳。

他驚訝的發現，他和學妹的兩個最優3DPDI體系的表征數據，現在已經基本湊齊了：

光吸收性能，包括光吸收光譜UVvis、熒光光譜PL、瞬態熒光光譜TRPL，全部測試完畢；

HOMO/LUMO能級測試，剛剛測完；

分子結構相關，包括核磁共振NMR氫譜、碳譜，元素分析，已送樣，等待幾天就可以拿到原始數據；

DFT模擬，測試完畢。

光電性能，亮態/暗態JV特性曲線、外量子效率曲線EQE，測試完畢，當然如果日后效率創新高，還需要重新繪制新的；

形態學表征，透射電子顯微鏡TEM，測試完畢。

現在缺少的表征測試，只剩下不多的幾種，電荷輸運機制方面的CELIV，分子堆砌結構表征GIWAXS，以及原子力顯微鏡AFM，或許再加上一個SCLC。

下周花一兩天的時間把CELIV、AFM、SCLC搞定，兩周后去光源再測個GIWAXS，數據就補齊了。

這樣看來，文章都可以寫起來了啊。

請：m.laidudu