351 效率進一步突破,13.52%
更新時間:2024-06-07 作者:肥美的韭菜
我有科研輔助系統 351 效率進一步突破,13.52%
幾天后，許秋拿到了模擬實驗室的測試結果，器件性能繼續向上突破。 最佳的體系為PBDBTF：IDIC4F，光電轉換效率最高可達13.52。 考慮到PBDBTF給體材料，在其他各個非富勒烯體系中的表現也較為良好，許秋決定將其認定為一個基準給體材料。 這就面臨一個命名的問題。 一方面，PBDBTF這個名稱稍微有些長；另一方面，原初的PBDBT材料是其他課題組開發的成果，許秋也存了一些私心，想把這個印記給褪去。 最終，許秋仿造學妹開發FTAZ系列從H1x命名到H4x，把新的三種PBDBT衍生物，PBDBTS、PBDBTF、PBDBTSF，分別命名為J1、J2、J3。 韓嘉瑩的話，現在H用了，J也用了，日后有新的體系還可以命名為Y系列，不得不說，三個字的名字就是好。 這種用自己名字命名的方法，許秋倒不是很感興趣，不然ITIC系列他可以索性直接叫X1，可以這樣做，但是沒必要。 話說回來，對于給體這一塊，許秋現階段并不打算投入太多的精力。 因為他現在手上的實驗數據非常豐富，而這些實驗結果表明，對于“寬帶隙給體：窄帶隙受體”的有機光伏體系來說，給體材料主要是錦上添花，器件性能主要還是看受體材料的表現。 就比如IDIC4F體系，IDIC4F和J2結合，效率有13.52，但它和H43、J1、J3結合，效率同樣不低，也分別有11.92、12.27和12.98，哪怕是它和光吸收不互補的窄帶隙給體材料PCE10、PCE11結合，器件效率都雙雙突破10。 給許秋的感覺就是，受體材料如果非常好起來，對給體材料的要求就比較低，只要不是太托后腿就行，類似于有種優勢叫做“栓條狗都能贏”，這邊就是“隨便什么給體材料都行”，畢竟，窄帶隙的非富勒烯材料才是這個體系光電流的主要貢獻者。 實際上，之前徐正宏他們報道的IDTBR體系，采用多種標準給體材料都表現出不低的器件性能，在那時候許秋就已經有了這方面的猜測，現在大量的實驗數據無疑證明了當時他的想法是正確的。 許秋總結他這個J2：IDIC4F體系的工作，主要有幾個亮點。 其一，自然就是高效率了，相較于之前卡了三年的世界記錄12.21，器件效率足足提升了1.31，這個幅度可不算小了。 其二，類似于之前IDIC體系，IDIC4F體系同樣可以做厚膜，比如300納米的有效層薄膜，器件效率能夠大于10。 其三，基于這個體系的大尺寸器件，比如1平方厘米的器件，效率同樣能夠達到10以上。 第二和第三點，可以合并在一起，然后與之前IDIC體系的推論整合，即： “側鏈改變→分子間位阻減小→有效層中受體分子排布變得緊密→電子遷移率提高→可以制備厚膜、大尺寸器件，能量損失降低，開路電壓提高” “氟原子的引入→分子內的相互作用增強→受體材料的HOMO/LUMO能級變深、光吸收紅移→短路電流提高、開路電壓提高” 如果是這樣的話，不僅是提出了一些新的觀點，更重要的是解決了困擾有機光伏領域多年的一個難題，因為之前雖然也有號稱能夠做大尺寸、厚膜的體系，但效率都比較低，沒有超過10的。 高效率的例子，總是比低效率的例子更有說服力。 而且，對于一個最高效率記錄在12左右，大多數體系都在10以下的領域來說，效率破10也有著獨特的意義。 不過，對于這篇工作的定位，到底投什么期刊，許秋還真有些糾結。 因為在學術圈，AM之類的頂刊和《自然》大子刊、CNS級別的頂刊，中間跨度非常大，而且基本上沒有什么過渡期刊。 眼下的這個工作，能不能夠的上《自然》大子刊還真說不好，可能五五開吧，看分到的編輯以及編輯選的審稿人。 畢竟魏興思在《自然》大子刊這種級別的期刊面前就是個萌新，他雖然通過PY混過幾篇《自然》大子刊，但都是夾在四五六七作者之中，沒什么存在感。 而投這種級別的頂刊，要是通訊作者沒點光環，還真的有點虛。 要是投了《自然·材料》、《自然·光學》，到時候審稿意見回來，直接把你轉到NC了，那就有些尷尬了。 雖然NC也不差，畢竟能上NC的稿件，有較大的一部分是投《自然》或《自然》大子刊被打下來的，只要不是亂投稿，敢投CNS、《自然》大子刊的工作，多少都是有點東西的，這也是部分學者認為NC要比AM、JACS檔次稍微高那么一丟丟的原因。 但這樣一個突破性的工作要是到了NC上，許秋終究有些不甘心。 要是器件性能能夠突破到14以上，那就比較穩了。 可惜的是，現在模擬實驗室中得到的結果，已經越來越接近最優條件了，基本上測出來是多少，現實中也就是多少，想要再提升0.5還是有些難。 許秋估摸著，眼前J2:IDIC4F體系，大概率已經接近基于ITIC衍生物的單結二元有機太陽能電池器件性能的天花板。 想要效率向上突破，要么在現有ADA非富勒烯體系上做出重大改變，要么做雙結疊層電池器件。 不過，這又是另外的兩個故事了，和現在這個工作無關。 最終，許秋思來想去，決定瞄準和《自然·材料》、《自然·光學》同級別的新刊。 新刊嘛，就意味著機會比較多，畢竟缺稿件嘛，對稿件的質量要求就不會卡的太嚴格。 許秋大致有兩個目標，一個是《自然》最新的大子刊《自然·能源》，另外一個是《細胞》出版社的新刊《焦耳》，兩個期刊都是對標能源類目的新刊，和他做的領域高度相關。 其中，值得一提的是《焦耳》期刊。 焦耳這個人，基本學過中學物理的都知道，雖然他在名氣可能比不上牛頓、愛因斯坦，但無疑也是科學界處于第一梯隊的人。 他是大不列顛的物理學家，在1841年發現電能和熱能的轉化關系，后來被稱為“焦耳定律”，即電流通過導體所產生的熱量與電流的平方成正比，與導體的電阻成正比，與通電時間成正比。 后來，“焦耳”也被劃定為能量和做功的國際單位，1焦耳能量相等于1牛頓力的作用點在力的方向上移動1米距離所做的功。 《細胞》出版社給新刊起《焦耳》這個名字，顯然是圖謀不小，有可能打算和《自然》、《科學》扳扳手腕的，當然基本上是扳不過的，畢竟CNS的年限擺在那里，名聲早就積累了起來，就連國內很多普通百姓都知道這兩個期刊的名字。 但不管怎么說，在《細胞》出版社的強勢推動下，《焦耳》的影響力還是能夠比得上《自然》大子刊的。 在確定了基本規劃后，許秋自言自語的感慨道： “我這邊J2和IDIC4F都合成出來了，現實中還剛剛停留在J1、IDIC的階段，看來等收假后，又要趕進度了。” “而且，開學后的事情，還蠻多的，既要做J2:IDIC4F體系，又要開始摸索半透明、疊層器件，還要忙著江彎實驗室裝修，以及日后的實驗室搬遷，前幾天還答應了要去藍河那邊做技術指導。” “想想還真有些頭疼呢。” 暑假期間，魏興思倒是沒怎么騷擾許秋，只是給他發了幾篇AM、JMCA的審稿，還有一些最新發表的文獻，放假前投稿的兩篇文章，AM和Angew都已經送審了，但還沒有意見傳回來， 審稿的話，許秋就隨意看了看，他還是比較佛系的，一般不太會拒人，不是那種很tough（嚴苛）的審稿人。 AM的那篇是一個老外的工作，他們做的是全聚合物有機太陽能電池，體系是類似于N2200的，他們基于N2200做了一個三元共軛共聚物，在N2200分子中引入了5的剛性主鏈，把器件效率提升到了9以上，打破了全聚合物有機太陽能電池的世界紀錄，之前的世界紀錄大約是8.0左右。 這篇老外的工作還是比較嚴謹的，數據非常翔實，支持信息中有20多張圖，都排到了Figure 最終，許秋就提了幾個意見，算是“小改”。 按照許秋對有機光伏領域科研圈的觀感，亞洲的科研工作者發的文章普遍比較水，除了文章的核心亮點外，其他地方基本都是比較套路化的，看一眼標題，基本就知道他們打算講什么故事。 全聚合物有機光伏的體系現在能叫上名字的材料，也就只有N2200一種，其他的材料基本都是撲街。 其實，許秋在開發出ITIC后，也產生了靈感，想著把ITIC做成聚合物的形式。 ITIC的結構是ICINIDTTICIN，那么在ICIN上引入一個單溴原子，再和雙三甲基錫取代的噻吩直接進行Stille偶合反應，即可得到結構為[ICINIDTTICINT]n的聚合物受體材料。 合成難度也并不算高，只要把氯、氟原子換成溴原子即可，畢竟之前都已經拿到了ICINCl、ICINF。 花費些精力，或許也能發一兩篇AM檔次的文章。 不過，最后許秋并沒有選擇自己去摸索這種可能性，畢竟全聚合物領域對他來說是一個完全陌生的領域。 許秋的科研理念是專注于一個方向做到極致，隔行如隔山，跨界太多，很容易扯到蛋。 反正世界上研究者有很多，像許秋開發出來了ITIC這樣非常有潛力的體系，其他人自然會去跟風，把各個細分領域的研究給補全的。 可能不是每個研究者都有發CNS的能力，但既然混這行，吃科研這口飯，跟在大佬后面跟風喝湯的能力還是有的。 另外一篇JMCA的審稿，是國內徐正宏課題組的工作。 他們還是基于IDTBR的體系，不過效率沒有其他IDTBR體系高，只有7.2，大概是這個原因他們才投了JMCA。 許秋看著他們的工作沒啥大問題，7.2在現階段也不算特別低，便沒有攔著，提了幾個意見，同樣算是“小改”。 不過，許秋估摸著徐正宏他們應該一時半會兒也掏不出什么重量級的成果了。 畢竟像IDTBR這樣的分子結構，調控空間有限： 首先A單元是饒丹寧，不似ICIN有很多活性位點，分子改性不好改； 其次是π單元，BT單元，引入氟原子的工作已經發表過了，其他優化空間也不大； 再次是D單元，IDT的側鏈調控也已經做過了。 他們能做的也只有徹底更換D單元，也就是IDT的骨架結構了，比如換成IDTT或者其他結構，但這么做風險很高，不一定就能取得良性結果，撲街的概率很高。 除了這兩篇審稿外，在最新發表的文獻中，許秋看到其他科研工作者也在跟風行動，基于ICIN單元開發著ADA型非富勒烯受體材料。 一共有兩個工作，通訊作者都是國內的熟人，一個是龔遠江，另外一個是鮑原友。 龔遠江就不說了，之前在開南大學開會的時候，他就收到了魏老師的提醒，后來因為莫文琳的關系，也得到了不少內幕消息。 鮑原友的話，倒是讓許秋微微吃驚，之前他在交流大會上是演講水平最差的一個，現在看來他在學術方面的嗅覺是蠻敏銳的。 兩個工作，都是跟風學姐的IDTICIN體系，畢竟許秋的ITIC體系才剛發表在AM上不久，還需要“讓子彈飛一會兒”。 龔遠江和鮑原友的材料效率都不高，只有5.22和6.73，分別發表在了《大分子》和AFM上。 看到鮑原友的工作發在了《大分子》上，許秋不禁覺得現在學術圈期刊的刊名真的有些形式化了。 這種ADA非富勒烯材料明顯就是小分子嘛，結果這工作都能發在《大分子》期刊上。 當然，如果強行說給體材料是聚合物，是大分子，那也勉強說的通。 兩個星期的暑假一晃而過，轉眼又到了返校的日子。 許秋再次踏上了奔赴魔都的綠皮火車。 我有科研輔助系統 351 效率進一步突破,13.52%
幾天后，許秋拿到了模擬實驗室的測試結果，器件性能繼續向上突破。 最佳的體系為PBDBTF：IDIC4F，光電轉換效率最高可達13.52。 考慮到PBDBTF給體材料，在其他各個非富勒烯體系中的表現也較為良好，許秋決定將其認定為一個基準給體材料。 這就面臨一個命名的問題。 一方面，PBDBTF這個名稱稍微有些長；另一方面，原初的PBDBT材料是其他課題組開發的成果，許秋也存了一些私心，想把這個印記給褪去。 最終，許秋仿造學妹開發FTAZ系列從H1x命名到H4x，把新的三種PBDBT衍生物，PBDBTS、PBDBTF、PBDBTSF，分別命名為J1、J2、J3。 韓嘉瑩的話，現在H用了，J也用了，日后有新的體系還可以命名為Y系列，不得不說，三個字的名字就是好。 這種用自己名字命名的方法，許秋倒不是很感興趣，不然ITIC系列他可以索性直接叫X1，可以這樣做，但是沒必要。 話說回來，對于給體這一塊，許秋現階段并不打算投入太多的精力。 因為他現在手上的實驗數據非常豐富，而這些實驗結果表明，對于“寬帶隙給體：窄帶隙受體”的有機光伏體系來說，給體材料主要是錦上添花，器件性能主要還是看受體材料的表現。 就比如IDIC4F體系，IDIC4F和J2結合，效率有13.52，但它和H43、J1、J3結合，效率同樣不低，也分別有11.92、12.27和12.98，哪怕是它和光吸收不互補的窄帶隙給體材料PCE10、PCE11結合，器件效率都雙雙突破10。 給許秋的感覺就是，受體材料如果非常好起來，對給體材料的要求就比較低，只要不是太托后腿就行，類似于有種優勢叫做“栓條狗都能贏”，這邊就是“隨便什么給體材料都行”，畢竟，窄帶隙的非富勒烯材料才是這個體系光電流的主要貢獻者。 實際上，之前徐正宏他們報道的IDTBR體系，采用多種標準給體材料都表現出不低的器件性能，在那時候許秋就已經有了這方面的猜測，現在大量的實驗數據無疑證明了當時他的想法是正確的。 許秋總結他這個J2：IDIC4F體系的工作，主要有幾個亮點。 其一，自然就是高效率了，相較于之前卡了三年的世界記錄12.21，器件效率足足提升了1.31，這個幅度可不算小了。 其二，類似于之前IDIC體系，IDIC4F體系同樣可以做厚膜，比如300納米的有效層薄膜，器件效率能夠大于10。 其三，基于這個體系的大尺寸器件，比如1平方厘米的器件，效率同樣能夠達到10以上。 第二和第三點，可以合并在一起，然后與之前IDIC體系的推論整合，即： “側鏈改變→分子間位阻減小→有效層中受體分子排布變得緊密→電子遷移率提高→可以制備厚膜、大尺寸器件，能量損失降低，開路電壓提高” “氟原子的引入→分子內的相互作用增強→受體材料的HOMO/LUMO能級變深、光吸收紅移→短路電流提高、開路電壓提高” 如果是這樣的話，不僅是提出了一些新的觀點，更重要的是解決了困擾有機光伏領域多年的一個難題，因為之前雖然也有號稱能夠做大尺寸、厚膜的體系，但效率都比較低，沒有超過10的。 高效率的例子，總是比低效率的例子更有說服力。 而且，對于一個最高效率記錄在12左右，大多數體系都在10以下的領域來說，效率破10也有著獨特的意義。 不過，對于這篇工作的定位，到底投什么期刊，許秋還真有些糾結。 因為在學術圈，AM之類的頂刊和《自然》大子刊、CNS級別的頂刊，中間跨度非常大，而且基本上沒有什么過渡期刊。 眼下的這個工作，能不能夠的上《自然》大子刊還真說不好，可能五五開吧，看分到的編輯以及編輯選的審稿人。 畢竟魏興思在《自然》大子刊這種級別的期刊面前就是個萌新，他雖然通過PY混過幾篇《自然》大子刊，但都是夾在四五六七作者之中，沒什么存在感。 而投這種級別的頂刊，要是通訊作者沒點光環，還真的有點虛。 要是投了《自然·材料》、《自然·光學》，到時候審稿意見回來，直接把你轉到NC了，那就有些尷尬了。 雖然NC也不差，畢竟能上NC的稿件，有較大的一部分是投《自然》或《自然》大子刊被打下來的，只要不是亂投稿，敢投CNS、《自然》大子刊的工作，多少都是有點東西的，這也是部分學者認為NC要比AM、JACS檔次稍微高那么一丟丟的原因。 但這樣一個突破性的工作要是到了NC上，許秋終究有些不甘心。 要是器件性能能夠突破到14以上，那就比較穩了。 可惜的是，現在模擬實驗室中得到的結果，已經越來越接近最優條件了，基本上測出來是多少，現實中也就是多少，想要再提升0.5還是有些難。 許秋估摸著，眼前J2:IDIC4F體系，大概率已經接近基于ITIC衍生物的單結二元有機太陽能電池器件性能的天花板。 想要效率向上突破，要么在現有ADA非富勒烯體系上做出重大改變，要么做雙結疊層電池器件。 不過，這又是另外的兩個故事了，和現在這個工作無關。 最終，許秋思來想去，決定瞄準和《自然·材料》、《自然·光學》同級別的新刊。 新刊嘛，就意味著機會比較多，畢竟缺稿件嘛，對稿件的質量要求就不會卡的太嚴格。 許秋大致有兩個目標，一個是《自然》最新的大子刊《自然·能源》，另外一個是《細胞》出版社的新刊《焦耳》，兩個期刊都是對標能源類目的新刊，和他做的領域高度相關。 其中，值得一提的是《焦耳》期刊。 焦耳這個人，基本學過中學物理的都知道，雖然他在名氣可能比不上牛頓、愛因斯坦，但無疑也是科學界處于第一梯隊的人。 他是大不列顛的物理學家，在1841年發現電能和熱能的轉化關系，后來被稱為“焦耳定律”，即電流通過導體所產生的熱量與電流的平方成正比，與導體的電阻成正比，與通電時間成正比。 后來，“焦耳”也被劃定為能量和做功的國際單位，1焦耳能量相等于1牛頓力的作用點在力的方向上移動1米距離所做的功。 《細胞》出版社給新刊起《焦耳》這個名字，顯然是圖謀不小，有可能打算和《自然》、《科學》扳扳手腕的，當然基本上是扳不過的，畢竟CNS的年限擺在那里，名聲早就積累了起來，就連國內很多普通百姓都知道這兩個期刊的名字。 但不管怎么說，在《細胞》出版社的強勢推動下，《焦耳》的影響力還是能夠比得上《自然》大子刊的。 在確定了基本規劃后，許秋自言自語的感慨道： “我這邊J2和IDIC4F都合成出來了，現實中還剛剛停留在J1、IDIC的階段，看來等收假后，又要趕進度了。” “而且，開學后的事情，還蠻多的，既要做J2:IDIC4F體系，又要開始摸索半透明、疊層器件，還要忙著江彎實驗室裝修，以及日后的實驗室搬遷，前幾天還答應了要去藍河那邊做技術指導。” “想想還真有些頭疼呢。” 暑假期間，魏興思倒是沒怎么騷擾許秋，只是給他發了幾篇AM、JMCA的審稿，還有一些最新發表的文獻，放假前投稿的兩篇文章，AM和Angew都已經送審了，但還沒有意見傳回來， 審稿的話，許秋就隨意看了看，他還是比較佛系的，一般不太會拒人，不是那種很tough（嚴苛）的審稿人。 AM的那篇是一個老外的工作，他們做的是全聚合物有機太陽能電池，體系是類似于N2200的，他們基于N2200做了一個三元共軛共聚物，在N2200分子中引入了5的剛性主鏈，把器件效率提升到了9以上，打破了全聚合物有機太陽能電池的世界紀錄，之前的世界紀錄大約是8.0左右。 這篇老外的工作還是比較嚴謹的，數據非常翔實，支持信息中有20多張圖，都排到了Figure 最終，許秋就提了幾個意見，算是“小改”。 按照許秋對有機光伏領域科研圈的觀感，亞洲的科研工作者發的文章普遍比較水，除了文章的核心亮點外，其他地方基本都是比較套路化的，看一眼標題，基本就知道他們打算講什么故事。 全聚合物有機光伏的體系現在能叫上名字的材料，也就只有N2200一種，其他的材料基本都是撲街。 其實，許秋在開發出ITIC后，也產生了靈感，想著把ITIC做成聚合物的形式。 ITIC的結構是ICINIDTTICIN，那么在ICIN上引入一個單溴原子，再和雙三甲基錫取代的噻吩直接進行Stille偶合反應，即可得到結構為[ICINIDTTICINT]n的聚合物受體材料。 合成難度也并不算高，只要把氯、氟原子換成溴原子即可，畢竟之前都已經拿到了ICINCl、ICINF。 花費些精力，或許也能發一兩篇AM檔次的文章。 不過，最后許秋并沒有選擇自己去摸索這種可能性，畢竟全聚合物領域對他來說是一個完全陌生的領域。 許秋的科研理念是專注于一個方向做到極致，隔行如隔山，跨界太多，很容易扯到蛋。 反正世界上研究者有很多，像許秋開發出來了ITIC這樣非常有潛力的體系，其他人自然會去跟風，把各個細分領域的研究給補全的。 可能不是每個研究者都有發CNS的能力，但既然混這行，吃科研這口飯，跟在大佬后面跟風喝湯的能力還是有的。 另外一篇JMCA的審稿，是國內徐正宏課題組的工作。 他們還是基于IDTBR的體系，不過效率沒有其他IDTBR體系高，只有7.2，大概是這個原因他們才投了JMCA。 許秋看著他們的工作沒啥大問題，7.2在現階段也不算特別低，便沒有攔著，提了幾個意見，同樣算是“小改”。 不過，許秋估摸著徐正宏他們應該一時半會兒也掏不出什么重量級的成果了。 畢竟像IDTBR這樣的分子結構，調控空間有限： 首先A單元是饒丹寧，不似ICIN有很多活性位點，分子改性不好改； 其次是π單元，BT單元，引入氟原子的工作已經發表過了，其他優化空間也不大； 再次是D單元，IDT的側鏈調控也已經做過了。 他們能做的也只有徹底更換D單元，也就是IDT的骨架結構了，比如換成IDTT或者其他結構，但這么做風險很高，不一定就能取得良性結果，撲街的概率很高。 除了這兩篇審稿外，在最新發表的文獻中，許秋看到其他科研工作者也在跟風行動，基于ICIN單元開發著ADA型非富勒烯受體材料。 一共有兩個工作，通訊作者都是國內的熟人，一個是龔遠江，另外一個是鮑原友。 龔遠江就不說了，之前在開南大學開會的時候，他就收到了魏老師的提醒，后來因為莫文琳的關系，也得到了不少內幕消息。 鮑原友的話，倒是讓許秋微微吃驚，之前他在交流大會上是演講水平最差的一個，現在看來他在學術方面的嗅覺是蠻敏銳的。 兩個工作，都是跟風學姐的IDTICIN體系，畢竟許秋的ITIC體系才剛發表在AM上不久，還需要“讓子彈飛一會兒”。 龔遠江和鮑原友的材料效率都不高，只有5.22和6.73，分別發表在了《大分子》和AFM上。 看到鮑原友的工作發在了《大分子》上，許秋不禁覺得現在學術圈期刊的刊名真的有些形式化了。 這種ADA非富勒烯材料明顯就是小分子嘛，結果這工作都能發在《大分子》期刊上。 當然，如果強行說給體材料是聚合物，是大分子，那也勉強說的通。 兩個星期的暑假一晃而過，轉眼又到了返校的日子。 許秋再次踏上了奔赴魔都的綠皮火車。 我有科研輔助系統 351 效率進一步突破,13.52%
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