“那你先做器件吧,等你做完我再过来,辛苦你啦。”陈婉清道,本来她今天也是有实验的,但还是把手套箱让给了韩嘉莹,毕竟做器件的流程长,优先度更高一些。
“好的。”韩嘉莹点了点头。
待陈婉清离开,她突然说道:“师兄,你要做什么体系?”
许秋刚把一片器件装在样品托内,正准备测试CELIV,而学姐学妹两人的对话,他只听了个开头,后面就专注实验了。
在听到“师兄”这个关键词后,他愣了一下,很快反应过来,回了一句:“让我先想想。”
他的体系已经被证实了热旋涂法有效,那么初步尝试的策略,应该是直接选择最优的材料,对其进行精细调控。
如果器件性能能够进一步提升,再推及至其他体系也不迟,还可以把最终结果更新在他投稿AM的那篇文章上去。
许秋很快下定决心,说道:
“我只做一个体系就好,P2FBT4T-2OD和PC[70]BM的,溶液你应该知道在哪里,条件的话你看着来吧。”
“让我看着来,”韩嘉莹小声嘀咕着:“师兄这么相信我嘛……”
“你说什么?”
“没什么,师兄安心实验吧,这边就交给我。”
……
整个下午,许秋忙于自己的实验,只偶尔和韩嘉莹闲聊了几句,不过都是与具体实验细节无关的。
大方向已经指明了,具体细节交给她来补充,问题应该不大,毕竟学妹的科研水平还是令人放心的,他感觉自己的身份越来越像是一个导师了。
晚上八点左右,韩嘉莹的器件蒸镀完毕。
虽然许秋对她具体的实验过程没怎么关心,但对于实验结果,他还是非常在意的,于是便凑到了她的旁边。
实验室里,除了许秋他们两人在准备测试外,陈婉清也在做实验。
不过,她在另一边旋涂手套箱里,研究着新仪器,她对下午做的那三个体系的热旋涂器件,并没有抱太大的希望。
她的注意力完全集中在新的研究工作上,也就是基于许秋P4T材料的细分工作,考察不同处理温度对结晶性能的影响。
课题组晚上一般人都比较齐,因为研究生的课程很少安排在晚上,学校里的活动也是在白天居多。
外面的办公室中,田晴在努力码字写文章,因为她太能拖了,魏老师昨天给她下了最后通牒,这周她的文章必须写好、改好、投掉。
吴菲菲在阅读刚刚出炉的十几篇钙钛矿相关的文献,她本来打算做实验的,试一试新仪器,但手套箱今天一整天都被有机三人组占领了,她也就没有和他们争。
段云则在处理热电数据,这几天都是笑容满面的,实验工作似乎很顺利,看样子很快要弄出一篇文章来了。
虽然他的设备搭建花费了近半年,但在设备在搭好后,他的科研工作似乎进了快车道。
磨刀不误砍柴工这句俗语还是有一定道理的。
韩嘉莹用镊子把基片从样品支架上取下,整齐的放入两个培养皿中装好。
一共有24片基片,有效层薄膜大多涂覆完整,只有一两片看起来略有瑕疵。
器件上面的电极明晃晃、亮闪闪的。
常用的金属电极有金、银、铝三种。
魏老师实验室里一般默认用的铝电极,一方面是因为便宜,另一方面也是因为它的性能不算差。
这次的电极银光闪闪的,用的肯定不是金,而银和铝电极外观比较相近,倒是不太好分辨。
许秋通过直觉判断,银电极的概率更大些,便问了一句:“这次蒸的是银电极?”
“没错,我沿用了师兄做出最高效率器件时的条件。”韩嘉莹点点头道:“对了,我们先测哪片呢?”
“我都不知道你具体都做了什么条件的……”许秋无奈道。
“那我随便挑一片吧。”韩嘉莹道。
说完,她手持镊子,在培养皿上方晃来晃去,似乎在寻找合适的目标。
几秒钟后,她挑准了一片基片,从侧面翘起一个角,然后夹了起来,说道:“就这片吧。”
“好啊。”许秋没什么意见。
他看了一眼基片背面的侧边,标注有“XQ,110,2.5K”。
没猜错的话,应该指的是110摄氏度热旋涂,2500转,这似乎是他体系曾经的最优条件。
最近一个多月,都是学妹在帮他做实验,他已经很久没有亲自做器件,具体的实验条件都有些记不清楚了。
连接好基片和测试仪器后,韩嘉莹点击电脑软件的“测试”按钮。
“滴”的一声,源表数显屏幕上的数值开始闪动。
这是这一批次的首个器件,许秋还是很在意其性能的,他紧盯着源表上的示数。
虽然器件的亮态J-V曲线,以及具体的光电参数,要等测试完毕后才能在电脑上显示,但是通过源表的实时读数,可以大致估算出器件的短路电流密度。
他注意到,当电压值为0的时候,电流数值为1.65……毫安,因为数字是连续变化的,所以他只记住了前三位数字。
许秋心算了一番,电池的有效面积为0.09平方厘米,那么短路电流密度大致在18-19毫安每平方厘米。
这个数值在有机光伏领域中,已经不算低了,如果开路电压在0.9伏特左右,填充因子在0.60左右,那么器件的光电转换效率就接近10%了。
又过了几秒钟,测试结束。
电脑自动绘制出J-V曲线,并显示了各项光电性能参数。
韩嘉莹一直盯着电脑屏幕,看到上面的数据后,她激动道:
“超过10%了,效率有10.12%呢。”
“不错,开门红啊。”许秋笑道。
他倒没有像学妹那么激动,一方面是他提前推断出了结果,另一方面这个效率虽高,但也并没有突破他之前的纪录。
学妹的声音也惊动了陈婉清,她转过头看了看,朝许秋说道:“超过10%了?是你的体系吧。”
“是我的,现在说明用新仪器涂出来的薄膜不比之前的差,至少重复出了10%的结果。”许秋道。
“不错,继续加油。”学姐鼓励了一句,便转身继续她的实验。
“我们也继续吧。”许秋拍了拍韩嘉莹的肩膀。
“嗯~”
很快,她便测完了第一片器件上全部的六个数据点,效率最高值10.18%,最低值10.05%。
“师兄,数据的波动似乎比之前小了很多。”韩嘉莹道。
“我也注意到了这个情况,就是不知道是不是特例。”许秋道:“再测一片同转速下100摄氏度,这个条件有做吧。”
“有的。”韩嘉莹把测试完毕的基片反面朝下,放回原来的培养皿,然后取来标有“XQ,100,2.5K”的基片。
几分钟后,测试完毕。
这次的最高值是10.46%,最低值是10.28%。
“看来,数据波动确实是变小了,而且效率的绝对数值,都和我之前的最高效率值差不多了。”许秋道:
“这回测同转速下90摄氏度的。”
“好的。”学妹快速替换基片、测试。
最高值10.38%,最低值10.11%。
韩嘉莹思考片刻,问道:
“效率降低了,要换回100摄氏度的体系,测3000转速吗?”
“可以。”
“提高了,10.68%!”
“还有更高转速的吗?”
“还有3500转的。”韩嘉莹这次直接找到了对应的基片,开始测试。
许秋心中盘算,到目前为止,他的体系都已经出现三种温度条件,三种转速条件了。
他又扫了眼培养皿中的基片,大多数都是标注“XQ”的,便好奇问道:“我的体系你做了多少样品?”
“师兄的有16片,陈婉清学姐的6片,我的2片。”韩嘉莹说完,又迅速补充道:
“别多想,我只是想用你的体系作为参照,找到规律,然后搬运到我的体系中,毕竟你的效率高嘛。”
“行吧,姑且信你。”许秋道。
那应该是各自四种条件,转速从2000到3500r.p.m.,温度从90到120摄氏度。
不多时,韩嘉莹测试完毕。
“这片最高有10.92%,”她先是一喜,随后轻叹道:“可惜没有更高转速的了。”
“下次有机会再做一批就是了,”许秋鼓励道:“突破11%还是非常有可能的。”
从现有的结果来看,在100摄氏度条件下,效率随着转速的提高而提高,而且还没有出现拐点。
那么继续提高转速到3500r.p.m.以上,就有希望获得更高的效率。
从10.92%到11%,只差0.08%,问题应该不大。
……
看到了效率突破11%的希望后,许秋心思也活络了起来。
现在有机光伏领域中作为基准的PTB7-TH给体材料,它的别名是PCE10。
因为它是首次报道的,效率超过10%的体系。
之后,经过五六年的发展,国际上大量的研究人员,不断优化PTB7-TH体系的器件制备方法、传输层材料和电极材料的选择,发表了上百篇相关论文,将其最高效率提高至12%。
但到目前为止,除了PTB7-TH体系外,其他报道出来的效率超过10%的有机光伏材料,还没有一种效率能够超过11%的。
那么,如果许秋的P2FBT4T-2OD材料在首次发表时,效率就能达到11%,他就有资格将这种材料命名为PCE11。
现在,距离这个目标,只差一步之遥。