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2021-07-16 15:02:09【爱文】人次阅读

摘要二维钙钛矿叠层器件的效率,最终定格在10.5%,吴菲菲开始撰写文章,目标期刊CM,当前进度四成。

  锡基二维钙钛矿体系,吴菲菲的综述计划书已经撰写完成并投出,目标期刊ACSEL。

 

二维钙钛矿叠层器件的效率,最终定格在10.5%,吴菲菲开始撰写文章,目标期刊CM,当前进度四成。

  锡基二维钙钛矿体系,吴菲菲的综述计划书已经撰写完成并投出,目标期刊ACSEL。

  孙沃虽然上周一因为蒸镀仪器故障,所以导致那波器件扑街,但后来周二到周四,他连续做了三波器件,把锡基二维钙钛矿的器件效率从0.00001%提高到了1%,提升了整整十万倍!

  不过,现在1%的效率,距离别人在《科学》上报道的12%效率结果,还是有非常大的差距。

  同时,孙沃表示:“我觉得溶剂氛围,对锡基二维钙钛矿薄膜形貌的影响非常大……”

  吴菲菲帮忙补充解释道:“之前一直是钙钛矿和有机混着用手套箱的,孙沃发现薄膜经常涂不好,现在他连续制备了几批钙钛矿器件,可以明显看到薄膜质量的提升,效率也同时提了上去……”

  魏兴思思索片刻,转头问道:“许秋,你怎么看?”

  许秋之前通过模拟实验室验证过,如果有机和钙钛矿混着做的话,得到的有机光伏器件,性能至少要比用纯做有机光伏手套箱,也就是用龚远江那边的手套箱,制备出来器件效率低0.3%以上。

  但现在组里没有条件,因此许秋他们一般都是通过在实验前对手套箱溶剂氛围进行维护,来降低“混着做器件”对器件性能造成的影响。

  具体有两种操作手段,分别是清洗和再生。

  清洗的话,就是单纯的把手套箱里面的气体持续排出到大气中,同时补新的氮气进来。

  这个过程还是比较耗费氮气的,一瓶高纯氮是一百块钱,一般也就能清洗30分钟左右。

  平常的清洗操作,再加上其他氮气损耗,实验室两个手套箱,一个月一般会消耗掉10瓶到20瓶的高纯氮气。

  用到清洗的情况一般有两种。

  一种是手套箱因为手套破了、传送舱使用不当、压力过高顶开保护阀门等原因导致空气进入手套箱内,使得手套箱内部氧含量过高,比如大于100ppm。

  这就需要长时间的清洗,比如五到十分钟,把手套箱内的氧含量降低到几十ppm,然后再让手套箱自我循环,把氧含量降低到较低的水平,比如小于10ppm。

  另外一种,就是在制备器件旋涂有效层之前,清洗三到五分钟,给手套箱内部的气体“换一换血”,以期得到一个比较纯净的氮气氛围。

  这种做法是有一些效果,但算是治标不治本。

  因为随着手套箱使用时间的变长,很多有机溶剂会吸附在手套箱内的各种表面上,比如过滤网中,单纯的清洗换气并不足以让它们被去除掉。

  表现出来的现象,就是手套箱用久了,氧含量会维持在10ppm以上,无法靠自身的循环功能,自动降低到小于0.1ppm以下。

  这个时候,就要用到再生的方法,来让手套箱“重新活过来”。

  具体采用的方式,是对手套箱体内容易吸附有机溶剂的地方进行加热,使溶剂分子在高温下脱附。

  另外,还要用到体积分数95%+5%的氮氢混合气,提供一种还原性的气氛。

  再生的过程一般持续时间长达24小时,中途不能中断,也不能进行实验。

  可以认为,再生就是一种强效的清洗过程。

  在这个过程中,箱体内积攒的有机溶剂分子会被排除到手套箱外,大部分直接被排到了大气中,少部分会留在实验室内。

  因此,这段时间实验室内的味道会非常的难以描述,戴着防毒面具,都能闻到一股“涩涩的”氯苯、DMF之类的味道。

  也因此,一般都会把再生的时间安排在周六没有人的时候。

  另外,再生结束后需要及时的打开手套箱的循环系统,所以也需要专人过来重启手套箱。

  刚好如果安排在周六再生的话,周日过来直接启动就可以用了。

  当然,再生也是有极限的,不可能把手套箱的状态完全复原.

  毕竟手套箱里面有各种溶剂和试剂瓶,无时无刻都在挥发着有机溶剂蒸汽。

  但不管怎么说,再生的效果比清洗要强力许多。

  一般经常使用有机溶剂的手套箱,经过一次再生,可以连续使用两三个月。

  而像是蒸镀手套箱这种几乎不用有机溶剂的手套箱,一年再生一次都是可以的。

  许秋斟酌了一番,说道:“手套箱氛围确实是会对器件结果有影响的,我也觉得最好还是把有机和钙钛矿的器件分开制备,不过这就需要把实验室搬到江弯去……”

  “搬江弯啊……也不是不行。”魏兴思考虑了一会儿,说道:“要么我们邯丹这边实验室在寒假的时候搬家?主要还是看许秋你现在这个叠层器件的情况,如果能在寒假之前把文章投出去,我们就可以规划寒假搬家……”

  魏兴思顿了顿,突然问道:“对了,许秋,你那边叠层器件的最新进展怎么样?”

  许秋看了看段云、田晴、陈婉清他们三个划水怪,决定把自己汇报的次序提前,便回应了一句“还可以”,然后将U盘插入电脑中,开始汇报。

  他这周只做了一页PPT,主要内容就是他上周五和学妹一起测试得到的J-V曲线和EQE曲线,以及最佳叠层器件的光电性能参数表。

  许秋直接开门见山,说道:“上周,我和韩嘉莹把最高效率做到了16.15%!”

  听到这个结果,众人皆是眼前一亮。

  反应最大的当属莫文琳,她内心寻思着:

  “上周他们好像就做了一批器件吧,这就16%了……哎,我的15.5%,还没捂热乎呢,就被超越了,嘤嘤嘤。”

  魏兴思本来刚才还在纠结到底要不要搬家呢,什么时候搬家,现在听到了这个结果,瞬间笑成了一朵菊花。

  他没想到元旦假期刚刚结束,就迎来了开门红。

  许秋没有理会众人的反应,淡定的汇报:

  “我们这次采用的方法是用一种新的受体材料COi8DFIC,取代之前顶电池中的IEICO-4F,其他条件不变……”

  听到这里,陈婉清眉头一挑,自己的IEICO-4F,就这样被舍弃了。

  不过这也正常,自己的IEICO-4F,算是最早期的近红外非富勒烯受体了。

  后来自己的主要精力都投入到去蓝河公司工作上了,没有进一步开发新的材料,被其他人超过也是很正常的事情。

  许秋继续汇报:“同时,我们还发现,在制备好器件后,把器件在蒸镀舱内的真空环境中存放一定的时间,可能会让器件性能有所提高。”

  “不过,这个现象的普适性还需要进一步的研究。”

  虽然许秋在模拟实验室中已经有初步的结论了,但是现阶段并不能讲出来。

  田晴本来在神游,听到了“真空放置”这个熟悉的方法,瞬间把注意力转移了过来。

  她的面部表情也很是丰富,似乎在隔空和许秋对话:“看吧,我就说我之前的发现是对的,你们都不信。”

  虽然田晴长期从事于器件机理方面的研究,但在早期也是会自己动手,做一些标样体系的器件。

  她的这个发现就是基于之前P3HT标样体系的,只是当时没有被人们重视。

  当然,这在客观上,也和“真空放置”这种操作比较不稳定,时灵时不灵,还比较消耗时间有关。

  站在许秋的角度,他可以批量对若干个体系进行摸索,用大量的实验样本,得到一个广泛的结论,再根据这个结论来决定自己接下来的对策,是用还是不用这个方法。

  而对于之前的陈婉清、吴菲菲来说,她们手上只有一两个体系,很难找出规律,当发现一种手段不那么稳定,而且还比较耗时的时候,自然就不会对其投入太多的精力来研究。

  也只有相对比较咸鱼的田晴,才一直在用这种方法。

  汇报完本次器件的结果后,许秋开始进行展望:

  “接下来,我打算进一步进行优化,一方面是继续探索‘真空放置’时间对于器件性能的影响。”

  “另一方面则是参照国家纳米科学技术中心李丹课题组的那篇三元体系的文章,将原本用于底电池的PCBM,引入到顶电池中,构筑二元IDIC-M/三元COi8DFIC体系,以期实现器件性能的进一步提升……”

  魏兴思一直等许秋全部讲完后,才开口说道:“16.15%!工作做的非常好!”

  本来他刚开始听到16%效率结果的时候,有打算让莫文琳或者谁去NIM第三方送样检测一下的。

  但听到后面的时候,他却没有急于表态,因为魏兴思从许秋自信的言语中,听到了冲击17%的可能性。

  之前15%的效率去投《科学》,大约有两三成的中稿概率,现在的16%去投,可能有七八成的中稿概率,如果能到17%,中稿概率就能提高到九成以上。

  在面对未知的,可能更大的机会时,人们通常是习惯于多等一等的。

  就像是股票、基金一样,开始亏了总觉得过几天就能回本,然后回本了又想着能不能多赚点,赚了一些继续想着赚更多。

  这时来了一波急刹,跌了五个点,心里想着这肯定是短期调整,我要加仓。

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  结果第二天又是跌五个点,这回心中默念价值投资,短期总是有波动,长期看好,于是继续加仓。

  第三天果然反弹涨了三个点,心中对自己的价值投资、短期调整的想法非常认可,觉得还要继续涨下去,于是继续追涨,加仓。

  然后第四天又是跌四个点,这时心里开始犹豫了,觉得不会还要跌吧,我还是及时止损,清仓了吧。

  结果刚清仓,第五天刚开盘,直接一字封了涨停板……

  仿佛是有一双无形的眼睛在看着你操作的一般。

  魏兴思之前就是随口一问,没想到“钓出来一只大鱼”,以至于他激动的都忘记了本来在讨论的搬家事情。

  于是,许秋提醒道:“我觉得这个工作可以在之前寒假搞定,因此可以筹划着在寒假的时候搬家。”

  “噢,搬家是吧……”魏兴思反应了过来,想了想说道:

  “那我去和手套箱那边谈一谈返厂改造的事情,他们说改造的工期在一个月以内,我和他们老板打声招呼,尽量让他们缩短到两周……”

  “另外,邯丹这边实验室有一个比较重的蒸镀仪器,可能搬起来比较麻烦,这个我和院系那边商量吧,找一家专业的搬家公司……”

  “还有,宿舍的问题,这个我到时候和院系申请一下,看能不能同步先把你们安排到江弯的宿舍,不过这个可能比较困难,我想想办法吧……”

  “最后,实验参数重新优化的问题,这个到时候搬过去了再说吧,反正搬一次家,我们要做好停工一两个月的准备,所以最好是把该处理好的实验都处理完毕……”

  说完搬家的事情,魏兴思将话题重新切换回来:“许秋你继续按照你的思路优化,看能不能把叠层器件的性能再做高一些,现在《科学》文章已经写好了,就差效率数据了……”

  魏兴思思考片刻,随后一锤定音:“时间就定在寒假之前,我们把这篇《科学》文章投出,到时候效率能做到多少就是多少。”

  “行。”许秋点头表示同意,如果真的在一个月内还冲不上17%,那也只能暂时放弃。

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