465 連續突破,劍指17%

我有科研輔助系統 465 連續突破,劍指17%

不管背后的原因是什么，既然現在的器件效率已經超過了16，那么外量子效率EQE曲線就肯定要測試了。

于是，許秋向韓嘉瑩打了聲招呼：“我去給EQE的電腦開機，預熱一下，等會兒要測試。”

“好噠師兄”韓嘉瑩用甜膩膩的聲音說道，當只有他們兩個人在場的時候，學妹會比較放的開，而平常人多的時候，她就比較含蓄。

說完，學妹還開心的哼起了歌，“啦啦啦，啦啦啦啦，啦啦啦，啦啦啦啦……”，顯然是對自己拿到的16效率數據非常滿意。

許秋笑著搖了搖頭，走到旁邊的實驗臺，打開EQE的電腦。

在測試樣品的EQE曲線之前，還需要連接線路，測試標準硅電池的EQE曲線，進行標定。

其實，如果想偷懶的話，等下可以只測試最佳疊層體系的EQE曲線，這樣就比較省時間。

不過，從數據完備性的角度來講，最好還是全部都測試一遍。

因為萬一之后要用到某個數據，結果發現之前因為偷懶沒有測，那可能就需要把整個體系的器件全部重做一遍，再進行測試。

而且，有時候做一遍器件都不一定能拿得到所需要的數據，需要重復兩遍、三遍，甚至更多次。

尤其是要發表《科學》這種檔次的文章，對于數據完備性的要求非常高，在投稿的時候還需要額外上傳全部的原始數據文件。

而像平常投AM之類的文章就不需要上傳原始數據，只需要上傳正文文件以及支持信息即可。

許秋自然沒有選擇偷懶的做法，打算把所有器件都測試一遍。

主要也是因為現在是他和學妹兩個人合作進行實驗，一個負責JV曲線的測試，一個負責EQE曲線的測試。

同樣的工作量分攤開來，所花費的時間就只有原先的六七成，可能總共花費一個多小時就可以完成。

而現在距離晚上十二點還有三個小時，時間上肯定是來得及，不需要那么趕。

于是，許秋一心三用。

一邊操作EQE的電腦進行測試，一邊陪著學妹聊天，一邊在腦海中思考這次器件效率數據異常高的原因。

思來想去，許秋發現主要有兩個變量。

一方面，是實驗操作者的變化。

之前主要是由許秋自己和莫文琳進行疊層器件的制備，這回換成了韓嘉瑩。

雖說學妹也是自己教出來的，操作習慣上按理說應該和自己并無太大的差別，但許秋也不能完全排除這方面的可能性。

畢竟，人和人之間，多多少少還是有一些差異的。

不過，就算真的是這方面的因素，現在也無法驗證。

只能讓學妹下周過來，再做一批器件試試，看能不能把這個結果重復出來。

另一方面，平常許秋他們做疊層器件的時候，通常會算好時間，等蒸鍍完畢后直接進行測試，中途不會有太長時間的停留：

如果下午五點半前能來得及測試完畢的話，那就下午測試；

如果下午來不及完成測試，而數據又急著要的話，那就點外賣，加班把數據肝出來；

如果數據不急著要的話，那就延遲蒸鍍的開始時間，把蒸鍍預期完成時間安排到晚上七點半之后，這樣可以在休息過后進行實驗。

換言之，以前疊層器件的制備、測試等一系列過程是連續的。

而這次，學妹在下午五點多蒸鍍好疊層器件后，并沒有立即進行測試，然后讓蒸鍍好的器件又在蒸鍍艙的真空環境中放置了大概四個小時，一直到晚上九點左右，才開始進行的測試。

也就是說，這批器件的制備、測試中間，有了大約四個小時的空窗期。

如果放在平常，許秋肯定不會懷疑是這方面的原因，但現在他有些實在找不到原因了，只能從細節的地方著手考慮。

而且，有機光伏器件也比較特殊，它的有效層是一種多相共混的體異質結結構。

理論上，一旦器件被制備出來，只要不是處于絕對零度的條件下，有效層的形貌時時刻刻都在變化著。

也因此，即使是同一個器件，在不同時間去測試它，得到的結果都會是不同的。

只是人們一般不太會去考慮較短時間尺度下的器件性能變化，通常都是存放幾百、上千個小時，來驗證器件的穩定性。

因為短期器件的存放，會受到影響的因素太多，難以進行控制。

這時，許秋突然靈機一動，回憶起大約一年前，自己剛剛進入課題組的時候，田晴和他講述的一段實驗經歷：

“我周五蒸鍍好的器件，把它們放在了蒸鍍艙中存放，周日跑過來測試，器件效率居然比平常還高一些……”

自那以后，組里其他人做器件都是半天，或者一天完成一批；

而田晴就要拖到兩天，甚至三天才完成一批，只有偶爾來了實驗興致，她才會在一天內把器件給做完。

當時，許秋聽到田晴的解釋也沒有太過在意，只當她是在給自己劃水找借口。

現在想想，田晴當時可能并不是在說謊，她確實發現了一個獨特的實驗現象。

而且，她說的這個現象，或許也是具有普適性的，比如在疊層器件中同樣適用。

也就是說，當器件制備完成后，不立刻進行測試，而是讓它們在蒸鍍艙內的真空環境中放置一定的時間，有幾率會引起器件性能的提高。

這個變量比之前實驗者的那個變量要更加容易驗證一些。

許秋直接在模擬實驗室中開始操作，摸索不同體系的器件性能，隨蒸鍍完成后在蒸鍍艙內放置時間的變化趨勢。

其中，所選擇的體系包括各種經典二元單結體系，PCE10:PCBM、H22：ITIC等，以及最新的幾種疊層體系。

放置時間從0、1、3、6、9、12、18、24小時……不等。

接下來，繼續測試。

除了第一片器件的效率達到了16.15外，后面測到第七片的時候，再次出現了效率更加高的器件，達到了16.24，反超了模擬實驗室中16.22的結果。

而且，能更佳的第七片器件，加工條件并非是模擬實驗室中摸索出來的最優條件。

這倒是比較好理解，模擬實驗室中的最優條件其實是針對于許秋的實驗操作，現在出現了兩個新的變量，最優條件大概率也會隨之而改變。

最終，許秋和韓嘉瑩兩人在實驗室里忙活到了晚上十點五十分，終于把所有的數據都拿到手。

EQE曲線積分得到的短路電流密度與JV曲線中的結果基本一致，誤差在5以內，說明器件性能的數據是可靠的，16的效率數據是真實的。

結束實驗后，許秋發現自己并沒有之前想象中的那么勞累，感覺精力還是比較充沛的，可能是因為自己在手套箱外面工作，而且還可以坐在凳子上測試。

學妹的臉倒是有些紅彤彤的，不知道是累的，還是太過于激動開心的緣故。

因為距離電影開場還有一段時間，兩人選擇在216休整。

韓嘉瑩坐在許秋的腿上，陷在了許秋的懷中，就像電池插在了充電器上一般。

充了二十多分鐘電，學妹再次變得元氣滿滿，從許秋的身上彈了起來，歡快的說道：“下一站，電影院，我們沖鴨”

五角場，億達影院。

雖然是凌晨的首映，但因為疊加了跨年的因素，人還是比較多的。

觀影人群的主體以年輕人為主，大概率是周邊魔都綜合大學或者魔都財經大學的學生。

電影名字是“凹凸曼大戰毒液”，許秋之前看了看宣傳的簡介：

主要講述的是這兩位宛如神邸一般強大的對手，在一場壯觀的戰爭中相遇，彼時世界命運正懸于一線。

為了找到真正的家園，凹凸曼與他的保護者們踏上了一次艱難的旅程。

與他們一道前行的還有一個年輕的孤兒女孩……瑪利亞，這個女孩與凹凸曼之間存在著一種獨特而強大的緊密聯系。

但意想不到的是，他們在強行的航道上與憤怒的毒液狹路相逢，也由此在全球引起了一系列破壞。

一股無形的力量造成了凹凸曼和毒液之間的巨大沖突，深藏在地心深處的奧秘也由此揭開。

然后，許秋和韓嘉瑩他們具體看了下來，發現劇情大致就是：

凹凸曼遇到了毒液，他們打起來了，凹凸曼慘敗了，但沒有死……

接下來，走了走劇情，他們又遇到了，又打起來了，凹凸曼又慘敗了，但又沒有死……

反復幾次過后，凹凸曼和毒液他們發現，幕后有大BOSS在暗中操縱這一切。

于是，凹凸曼和毒液成為了朋友，一起合力干翻了大BOSS。

最終，皆大歡喜。

劇情嘛，算是中規中矩，打斗特效做的倒是非常不錯。

總體評分還是能給到7、8分的，值得一看。

電影結束后，眾人有序散場。

許秋和韓嘉瑩在大學路上手拉手，壓著馬路。

途徑一家快捷酒店，許秋撇了一眼學妹，見她走路的步伐似乎變慢了不少……

于是，許秋試探的問道：“身份證帶了嘛？”

然后，得到學妹低聲的回應：“嗯……”

兩人走進快捷酒店，許秋主動說道：“老板，來一間大床房。”

“不好意思，今晚沒有空余房間了。”

“我們換下一家？”

“好……”

“老板，來一間大床房。”

“不好意思，已經預定滿了。”

“老板……”

“滿了，一周前就預定滿了，下次記得早點預定。”

這幾家都是沿路的快捷酒店，全部都沒有空余的房間，別說大床房了，就連標間都被預約滿了。

許秋不由內心感慨，看來別人都是有備而來啊，果然機會總是會眷顧有準備的人。

最后，許秋和韓嘉瑩一路走回到了學校。

許秋看到了旁邊五星級的皇冠假日酒店，向韓嘉瑩說道：“去試試運氣？”

學妹現在也不害羞了，大大方方的說道：“好呀。”

“你好，還有房間嗎，標間也行？”

“先生你好，房間是有的，不過現在只有總統房了，你們要入住嗎？”

“多少錢？”

“先生你好，總統房是1188軟妹幣一晚上。”

“……來一間吧。”

（據說幾個省略號就是幾次，劃掉）

元旦雖說有三天的假期，但對于科研圈是不存在的。

因為課題組里的日程安排是1月1號、2號周六、周日休息，1月3號周一照常上班，1月8號周六下午還要補班，所以相當于沒有休。

1月3號，周一早上。

許秋已經拿到了之前交給模擬實驗室摸索的兩個結果。

首先，是不同體系的器件性能，隨蒸鍍完成后在蒸鍍艙內放置時間的變化趨勢。

結果表明，之前最高效率16.22的三元IDICM二元COi8DFIC疊層體系，隨著放置時間的延長，器件效率呈現先升后降的趨勢。

在放置時間為12小時的時候，器件效率達到峰值，為16.66。

許秋看到結果時的第一反應：“大概，這就是上帝留給劃水實驗者們的專屬福利？”

事實上，許秋之前沒有發現這種“放置變好”的實驗優化方法，很大程度上是受到了有機合成實驗的影響。

因為在做Stille偶合反應等有機合成實驗的時候，許秋發現投反應的速度越快，最終的結果通常就越好，所以他在做器件的時候也直接代入了同樣的想法。

這也說明，搞科研這種東西，運氣成分真的非常大。

此外，這次“放置變好”的實驗現象中，除了放置12小時達到峰值外，其他的結果也很有趣。

許秋發現，當放置時間達到3小時時，最高效率就已經提升到了16.58。

之后延長放置時間，從6小時、到9小時，再到12小時，效率變化的幅度并不大，就是0.02、0.03左右，這樣緩慢提升著。

再之后，繼續延長放置時間，效率下降的幅度同樣不大，也是0.02、0.03左右，可以認為是效率在短期內已經趨于了穩定。

同時，“放置變好”這個現象也不是對所有體系都適用的。

許秋一共研究了十七種標準體系，發現其中只有五種體系，存在“放置變好”的實驗現象，另外有八種體系是“放置變差”，還有四種體系是“放置不變”。

他試著給“放置變好”、“放置變差”以及“放置不變”的體系分別歸了歸類，然后發現：

“放置變好”、“放置變差”的體系，大多是有效層旋涂后，沒有經過退火的體系，“放置不變”的體系，大多是經過退火處理的體系。

退火這項實驗操作，主要影響的是有效層旋涂過后殘存的溶劑含量，如果不退火的話，沸點100多攝氏度的氯苯，以及沸點更高，可達200攝氏度以上的溶劑添加劑DIO等肯定會有所殘留。

因此，許秋認為“放置變好”、“放置變差”、“放置不變”這些實驗現象，背后可以歸因于：

在蒸鍍艙的真空環境下，器件內殘存溶劑揮發對有效層形貌的影響。

對于氯苯、DIO這些溶劑來說，它們在常溫常壓的條件下不容易揮發。

而在常溫低壓的條件下，就會逐漸從器件有效層中“跑出來”，擴散到外界的真空氛圍中。

溶劑揮發的過程，是需要一定時間的。

正常蒸鍍的過程持續時間只有2小時左右，不足以讓有效層內部的殘留溶劑完全揮發。

現在把這個時間額外延長3小時以上，就可以讓溶劑近乎完全揮發。

溶劑揮發的過程中，也將伴隨著有效層顯微形貌的改變。

如果這個影響是正面的，反應出來的結果就是“放置變好”，反之，就是“放置變差”。

在經過退火操作的器件中，因為有效層內殘留的溶劑較少，所以可以認為不存在溶劑揮發這個過程。

因此，額外的放置時間對于經由退火處理的器件性能的影響并不大。

可能長時間放置也會有變化，但在短時間內的表現就是“放置不變”。

當然，這些都是許秋提出的觀點，具體對不對，只能通過不斷的實驗來檢驗。

不過，他自我感覺這套理論沒什么問題，至少現階段的實驗結果，是支持他這些推論的。

許秋決定之后把“真空放置”這個實驗操作，與熱退火、溶劑退火等并列為一種對加工工藝進行優化的方式。

具體操作起來，可以晚上蒸鍍完成，不打開蒸鍍艙，讓基片在艙里“悶一晚上”，等到第二天白天過來再進行測試。

這樣做，就是消耗的時間會久一些。

不過，為了提升器件性能，也是值得付出的成本。

對于模擬實驗室中的影響倒是不大，因為里面蒸鍍艙的數量足夠多，可以循環利用不同的蒸鍍艙進行實驗。

另一方面，將PCBM引入頂電池的策略，同樣獲得了突破性的進展。

現在二元IDICM三元COi8DFIC體系在模擬實驗室中的結果，器件效率已經達到了16.83。

相較于之前三元IDICM二元COi8DFIC體系的16.22，提升了0.61。

這個提升幅度在這個階段，相對還是比較大的。

不過，也很正常。

之前國家納米科學技術中心李丹課題組的報道工作，他們二元和三元體系之間的提升也有1左右，反應到疊層器件中，能有0.61的提升并不奇怪。

現在，“真空放置”和“頂電池三元化”兩項策略，雙雙取得了性能上的突破，可謂是雙喜臨門。

而且，這兩項策略許秋之前在摸索的時候，是相互獨立的。

換言之，如果把它們綜合在一起，看現在這趨勢，可以說是劍指17！

雖然許秋覺得有些夢幻，在短短一個多月的時間，他就把疊層器件的效率從原先的10出頭，做到了現在的接近17。

但其實從半經驗分析結果上來看，疊層器件的性能顯著高于單結器件才是正常的，疊層器件性能和單結器件差不多，那才是不正常的。

比如，截止2018年6月16號，所有光伏體系中，三結和四結的疊層器件，世界最高效率記錄已經分別達到了44.4和46.0。

而單結器件中的王者，砷化鎵光伏器件，最高效率也不過只有35.5，兩者相差10。

之前有機光伏領域一直處于不正常的區間，主要是因為沒有找到合適的近紅外受體材料。

現在許秋團隊帶領著整個有機光伏領域，補足了這一塊空缺，在效率上能夠實現“飛躍”也不奇怪。

如果能做到17，就已經是非常好的數據了。

看似有機光伏的17，和其他光伏最高紀錄的46.0差距很大，但只要前者的器件成本能做到后者的三分之一甚至更低，那實際的差距就沒有那么大。

這也是為什么有些領域雖然性能不好，但也一直有研究者熱衷于去研究的原因。

PS2：當前