第四十一章 考試月(中)
更新時間:2021-03-29 作者:肥美的韭菜
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第二周。 在上周，許秋初步探索了溶液濃度、旋涂手段對器件光電性能的影響。 這周他打算同時研究給體受體質量比、溶劑添加劑以及退火對電池效率的影響。 因為是在模擬實驗室，原料不要錢，所以許秋在設計實驗的時候也沒有太多顧慮。 首先是給體受體質量比例。 根據文獻，大多數研究者給出的比例介于1:1到1:1.5之間，不過少數也有到1:2的。 許秋決定先跟著大多數人走，于是配置了3組溶液，保持溶質總濃度在20毫克每毫升，給體受體質量比例分別為1:1、1:1.3和1:1.5的溶液，各1.5毫升。 因為其中的1:1.3比例，給、受體用量不是整數，所以他提前計算好物料質量，用標簽紙貼在手套箱玻璃上。 其次是溶劑添加劑。 最常用的添加劑是1，8-二碘辛烷，簡稱DIO，是一種高沸點溶劑，可以延長溶液的成膜時間，改善共混薄膜的形貌。 此外，也有部分研究者使用其他溶劑添加劑，比如氯萘等。 許秋最終選擇DIO，他設置了3種條件，分別為不添加、按體積分數添加1%和2%。 他在手套箱中找到DIO的試劑瓶，其內部有銅粉作為穩定劑，沉積在液體下方。 他先用一次性滴管避開試劑瓶底部，小心吸取大約100毫升的液體，轉移至2毫升離心管中待用。 等到剛才的3組溶液完全溶解后，許秋再將每組溶液等分為3瓶，每瓶0.5毫升，然后用移液槍依次加入0、5、10微升的DIO。 三組溶液就這樣變成了九組溶液。 接著是退火條件。 根據文獻報道，PTB7-TH體系一般不進行溶劑退火，部分研究者會選擇熱退火操作。 所以許秋設計了兩種條件：不退火和120攝氏度熱退火15分鐘。 最后是轉速。 上次實驗中的最佳轉速為3000r.p.m.，次一級的是2500r.p.m.，許秋決定繼續沿用這兩種轉速。 他計算了一下，一共3*3*2*2=36組條件。 要不是怕樣品數量膨脹到上百，許秋還想做更精細的調控。 不過就算這樣，36組，還是蠻多的。 他搖搖頭，不再多想，開始實驗。 旋涂，完成。 蒸鍍機器每次最多只能蒸鍍25片基片，所以要分兩次進行，完成。 測試，完成。 最高效率是9.88%。 對應的樣品是“1.3，1，w/o，2500”，即PTB7-TH:PC[70]BM的質量比例為1:1.3，溶劑添加劑DIO體積比為1%，2500r.p.m.轉速，不退火的條件下。 其他器件的效率則在5-9%之間波動。 許秋將實驗結果列表記錄到實驗記錄本上，然后進行總結： 第一，最佳質量比例為1:1.3，且比例變化對光電性能影響不大。此項暫時不用更改。 第二，進行退火操作，器件效率會提高或降低，不過效率波動幅度較小，只有不到1%，這說明退火與否對器件光電性能的影響不大。此項暫時不用更改。 第三，溶劑添加劑對器件性能的影響較大，1%的添加量為最佳，如果增加至2%，效率會大幅降低。因此，需要對添加劑的添加量進行更細微的調控。 第四，添加DIO的樣品，最佳轉速從3000變更為2500r.p.m.。因此，需要進一步調節添加了DIO樣品的轉速。 總結過后，許秋產生了兩個疑問。 為什么僅有1%體積比的添加劑，就會對結果造成這么大的影響？ 為什么最佳轉速發生變化？ 思考了一會兒，他感覺腦袋有些暈，身體也在給他傳達疲憊的信號。 高強度的復習、實驗，節奏確實太快了，生活需要張弛有度。 許秋決定去校園里溜達一會兒。 逛著逛著，他想到今天剛好是周日，學姐應該在實驗室吧，不如去看看她的實驗進度吧。 ………… “咦，許秋，你怎么又來了。”陳婉清道。 “復習太累了，出來逛逛，順路看看學姐實驗做的怎么樣了。”許秋道。 “還行吧，用了你的方法，果然聚合物溶解的很好，我做了一批器件，效率最高7.57%。”陳婉清猶豫了一下，說道： “就是……出了點小小的意外。” “意外？手套箱被你弄炸了？”許秋道。 “沒有那么夸張啦，”陳婉清道：“就是我把之前用氯仿配制的溶液，也放在加熱攪拌臺上了，90攝氏度的。” “好吧，不過只有一毫升的溶液，應該問題不大吧。”許秋道。 “確實問題不大，瓶子的質量不錯，”陳婉清道: “當時把它拿起來的時候，我從外觀看沒有發現什么異常，直到我用右手旋開瓶蓋時，沸騰的溶液瞬間噴出，我下意識的用橡膠手套檔了一下，結果本來黑色的手套現在變成藍色花紋手套了。” “人沒事就好，”許秋想起了他來實驗室的目的，便問道： “學姐，現在做PTB7-TH，用的什么條件啊。” 陳婉清拿出實驗記錄本遞給許秋，道：“條件都在上面了，自己看吧。” 許秋接過記錄本，發現學姐的最佳條件是“15毫克每毫升，給受體比例1:1，2000轉速，120度退火15分鐘。” 沒有寫溶劑添加劑，那應該是沒有加。 許秋心想，要是直接提醒學姐改濃度或者改給受體的比例，就顯得有些刻意了。 不如從溶劑添加劑的方面提醒，學姐或許還能為自己解答之前遇到的兩個問題。 于是，他說道： “學姐，我這幾天看PTB7-TH體系的文獻的時候，發現他們有人用溶劑添加劑，加了1%的DIO，效率就能提高很多，但加到2%，效率就會急劇降低，學姐知道是為什么嗎。” “這幾天考試你還看文獻啊。”陳婉清道。 “現在每天看一個小時文獻，積少成多，感覺要學習的東西還很多。”許秋道。 “好吧，你的問題我正巧知道，溶劑添加劑的沸點比原溶劑要高，所以在旋涂成膜過程的最后階段，幾乎是只剩下溶劑添加劑的，所以哪怕是少量的添加劑也會對薄膜形貌造成巨大影響。 同理，添加量從1%到2%，看似只增加了1%，其實溶劑體積增大了一倍，那么濃度就會縮小一倍，自然造成的影響就會有顯著的不同。” 陳婉清說完，恍然大悟道： “對哦，我也可以在配溶液的時候加點溶劑添加劑試試。” 許秋滿意的點點頭，一箭雙雕啊。我有科研輔助系統 第四十一章 考試月(中)
第二周。 在上周，許秋初步探索了溶液濃度、旋涂手段對器件光電性能的影響。 這周他打算同時研究給體受體質量比、溶劑添加劑以及退火對電池效率的影響。 因為是在模擬實驗室，原料不要錢，所以許秋在設計實驗的時候也沒有太多顧慮。 首先是給體受體質量比例。 根據文獻，大多數研究者給出的比例介于1:1到1:1.5之間，不過少數也有到1:2的。 許秋決定先跟著大多數人走，于是配置了3組溶液，保持溶質總濃度在20毫克每毫升，給體受體質量比例分別為1:1、1:1.3和1:1.5的溶液，各1.5毫升。 因為其中的1:1.3比例，給、受體用量不是整數，所以他提前計算好物料質量，用標簽紙貼在手套箱玻璃上。 其次是溶劑添加劑。 最常用的添加劑是1，8-二碘辛烷，簡稱DIO，是一種高沸點溶劑，可以延長溶液的成膜時間，改善共混薄膜的形貌。 此外，也有部分研究者使用其他溶劑添加劑，比如氯萘等。 許秋最終選擇DIO，他設置了3種條件，分別為不添加、按體積分數添加1%和2%。 他在手套箱中找到DIO的試劑瓶，其內部有銅粉作為穩定劑，沉積在液體下方。 他先用一次性滴管避開試劑瓶底部，小心吸取大約100毫升的液體，轉移至2毫升離心管中待用。 等到剛才的3組溶液完全溶解后，許秋再將每組溶液等分為3瓶，每瓶0.5毫升，然后用移液槍依次加入0、5、10微升的DIO。 三組溶液就這樣變成了九組溶液。 接著是退火條件。 根據文獻報道，PTB7-TH體系一般不進行溶劑退火，部分研究者會選擇熱退火操作。 所以許秋設計了兩種條件：不退火和120攝氏度熱退火15分鐘。 最后是轉速。 上次實驗中的最佳轉速為3000r.p.m.，次一級的是2500r.p.m.，許秋決定繼續沿用這兩種轉速。 他計算了一下，一共3*3*2*2=36組條件。 要不是怕樣品數量膨脹到上百，許秋還想做更精細的調控。 不過就算這樣，36組，還是蠻多的。 他搖搖頭，不再多想，開始實驗。 旋涂，完成。 蒸鍍機器每次最多只能蒸鍍25片基片，所以要分兩次進行，完成。 測試，完成。 最高效率是9.88%。 對應的樣品是“1.3，1，w/o，2500”，即PTB7-TH:PC[70]BM的質量比例為1:1.3，溶劑添加劑DIO體積比為1%，2500r.p.m.轉速，不退火的條件下。 其他器件的效率則在5-9%之間波動。 許秋將實驗結果列表記錄到實驗記錄本上，然后進行總結： 第一，最佳質量比例為1:1.3，且比例變化對光電性能影響不大。此項暫時不用更改。 第二，進行退火操作，器件效率會提高或降低，不過效率波動幅度較小，只有不到1%，這說明退火與否對器件光電性能的影響不大。此項暫時不用更改。 第三，溶劑添加劑對器件性能的影響較大，1%的添加量為最佳，如果增加至2%，效率會大幅降低。因此，需要對添加劑的添加量進行更細微的調控。 第四，添加DIO的樣品，最佳轉速從3000變更為2500r.p.m.。因此，需要進一步調節添加了DIO樣品的轉速。 總結過后，許秋產生了兩個疑問。 為什么僅有1%體積比的添加劑，就會對結果造成這么大的影響？ 為什么最佳轉速發生變化？ 思考了一會兒，他感覺腦袋有些暈，身體也在給他傳達疲憊的信號。 高強度的復習、實驗，節奏確實太快了，生活需要張弛有度。 許秋決定去校園里溜達一會兒。 逛著逛著，他想到今天剛好是周日，學姐應該在實驗室吧，不如去看看她的實驗進度吧。 ………… “咦，許秋，你怎么又來了。”陳婉清道。 “復習太累了，出來逛逛，順路看看學姐實驗做的怎么樣了。”許秋道。 “還行吧，用了你的方法，果然聚合物溶解的很好，我做了一批器件，效率最高7.57%。”陳婉清猶豫了一下，說道： “就是……出了點小小的意外。” “意外？手套箱被你弄炸了？”許秋道。 “沒有那么夸張啦，”陳婉清道：“就是我把之前用氯仿配制的溶液，也放在加熱攪拌臺上了，90攝氏度的。” “好吧，不過只有一毫升的溶液，應該問題不大吧。”許秋道。 “確實問題不大，瓶子的質量不錯，”陳婉清道: “當時把它拿起來的時候，我從外觀看沒有發現什么異常，直到我用右手旋開瓶蓋時，沸騰的溶液瞬間噴出，我下意識的用橡膠手套檔了一下，結果本來黑色的手套現在變成藍色花紋手套了。” “人沒事就好，”許秋想起了他來實驗室的目的，便問道： “學姐，現在做PTB7-TH，用的什么條件啊。” 陳婉清拿出實驗記錄本遞給許秋，道：“條件都在上面了，自己看吧。” 許秋接過記錄本，發現學姐的最佳條件是“15毫克每毫升，給受體比例1:1，2000轉速，120度退火15分鐘。” 沒有寫溶劑添加劑，那應該是沒有加。 許秋心想，要是直接提醒學姐改濃度或者改給受體的比例，就顯得有些刻意了。 不如從溶劑添加劑的方面提醒，學姐或許還能為自己解答之前遇到的兩個問題。 于是，他說道： “學姐，我這幾天看PTB7-TH體系的文獻的時候，發現他們有人用溶劑添加劑，加了1%的DIO，效率就能提高很多，但加到2%，效率就會急劇降低，學姐知道是為什么嗎。” “這幾天考試你還看文獻啊。”陳婉清道。 “現在每天看一個小時文獻，積少成多，感覺要學習的東西還很多。”許秋道。 “好吧，你的問題我正巧知道，溶劑添加劑的沸點比原溶劑要高，所以在旋涂成膜過程的最后階段，幾乎是只剩下溶劑添加劑的，所以哪怕是少量的添加劑也會對薄膜形貌造成巨大影響。 同理，添加量從1%到2%，看似只增加了1%，其實溶劑體積增大了一倍，那么濃度就會縮小一倍，自然造成的影響就會有顯著的不同。” 陳婉清說完，恍然大悟道： “對哦，我也可以在配溶液的時候加點溶劑添加劑試試。” 許秋滿意的點點頭，一箭雙雕啊。我有科研輔助系統 第四十一章 考試月(中)
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