239 “有了!”(求订阅)
刚回到216,许秋就被学姐给截了下来。
“学弟,文章投掉了吧。”
“嗯,已经投了。”
“那快来帮我看看,我设计的合成路线怎么样?”陈婉清招了招手。
许秋越过陈婉清的身影,看了眼实验室的方向,韩嘉莹还在做着测试,似乎察觉到了他的目光,她转过头来,两人相视一笑。
‘学妹的测试结果应该不差,那就先把学姐给安排了吧。’许秋当下做出判断,便顺着学姐的指引坐在了她的身旁。
陈婉清注意到了他们的小动作,不过没有点破,她指着PPT,主动介绍:“这次我选择的A单元是1,3-茚二酮。”
“又是新结构啊,”许秋随意应和一句,简单观察了下A单元的分子结构,说道:“茚的话,应该就是这个五元环和六元环以稠环的形式连接的共轭结构,然后在五元环上1号和3号碳原子位有两个碳氧双键(酮),这好像和我之前说的那个思路有点像……”
“没错,确实受了你的启发,这段时间我设计了好几种结构,最后留下了这种,”陈婉清轻笑,似乎对这个结构颇为满意,她翻了一页PPT,说道:“这是之后的优化路线,看看怎么样?”
“确实不错,学姐这次还真的找到一个好的结构出来。”许秋由衷赞叹了一句,随后顺应着她的思路,分析道:“在1,3-茚二酮分子结构中,五元环上的碳氧双键可以引入氰基,六元苯环上有四个位置,可以引入吸电子的杂原子,比如氯、氟,也可以引入给电子的甲基,甚至引入其他各种奇奇怪怪的基团。”
“等下,五元环并六元环、引入氰基、氟原子……”许秋惊讶道:“学姐这是把我之前提的几个意见都给包圆了啊。”
“被你发现了呀,”陈婉清笑了笑道:“历史经验告诉我,跟着学弟走有文章发嘛,当然要充分参考你的意见啦。”
“唔……”许秋陷入思索,似乎自从他进入课题组以后,学姐的科研道路就随之改变了,而且他在科研领域提出的想法和思路,大方向上通常没什么问题,此外自己身上还有天降的神秘系统,怎么感觉像是某种光环在起作用呢。
胡思乱想了一会儿,许秋晃了晃脑袋,重新把注意力转移到学姐的PPT上,这次她的重点是A单元的合成,D单元选择的是一些常见的商业化的结构单元,F8、BDT、IDT等等。
许秋发现上面并没有标出A单元1,3-茚二酮的合成路径,便好奇问道:“对了,这个材料的合成难度怎么样,从结构上来看应该不难吧。”
“不难,可以通过邻苯二甲酸合成,也可以直接从试剂商买到,”陈婉清顿了顿,话锋一转,“不过要是想对结构进行改性的话,就需要从初始的邻苯二甲酸开始引入各种基团了。”
“分子结构简单,就算从原料合成,也不会多太多步骤,可以很容易的把反应控制在六七步之内,这样可比之前C1/C4系列动辄十几步的反应容易多了。”许秋分析了一番,又看了一遍学姐的合成路线,他点点头道:“总体上我没有意见,只是学姐打算怎么命名呢,C5?”
“换了新体系,我打算重新开始,”陈婉清嘿嘿一笑,“这回我要从CH1开始命名。”
“行吧,你开心就好。”许秋扶额,不过转念一想,这种命名方法确实挺实用的,像他的3D-PDI体系,现在材料的名称非常的长,以后要不要也用X1、X2之类的试试?
……
在魏老师和学姐那边耽搁了不少时间,等许秋到实验室找学妹的时候,她的测试工作已经接近了尾声。
没等他出口询问,韩嘉莹就主动绽放笑容,开心道:“这次器件的效率非常高,师兄的体系最高有%,我的体系也有%呢~”
“器件性能这么好呀。”许秋表面做出一副惊喜的样子,内心却在嘀咕着:‘效率的偏差为什么会这么大?’
‘按照我之前报给她的条件,我的体系最高效率应该在7%左右,现在只有%;学妹自己的体系应该在6%左右,现在是%。以往几次实验,我按照模拟实验室的条件在现实中重复一遍,效率的理论值和实际数值并不会差距如此之大。’
‘而且,在这次的结果中,对于几种不同的体系,有的性能小幅下降,有的性能却小幅提升。这显然不是器件制备中某个通用环节出现了问题,那么问题多半还是出在有效层的制备上。’
想到这里,许秋突然问道:“学妹,你在旋涂有效层的时候,有没有什么异常情况发生?”
“异常情况,唔……”韩嘉莹微微皱眉,思索了一会儿,随后摇了摇头说道:“好像没有啊,就是正常的旋涂,得到的薄膜也是均匀、光滑的,不过加了溶剂添加剂DIO以后,薄膜的颜色会发生一些变化,师兄为什么忽然问这个问题,是哪里不对劲吗?”
“那倒没有,我最近在考虑怎么进一步改良器件的加工条件,看看你有没有什么发现。”许秋随口找了个理由应付过去,暗自思忖:
‘薄膜颜色变化,我之前也有注意到,薄膜的厚度以及显微形貌的改变均会导致其表观颜色发生改变,只是这种颜色的变化和器件性能之间,目前并没有发现明显的对应关系。’
‘也许问题不是出在旋涂步骤,而是更早的溶液配制阶段,亦或者是其他什么地方?’
‘不是没有可能,这次器件制备全程都是学妹在负责,我忙着改综述并没有全程旁观她的实验过程。’
‘那么这次器件效率异常的原因,多半是我和学妹实验操作存在差异的缘故,毕竟模拟实验室中摸索出来的实验条件,是基于我本人操作习惯的。’
‘至少也算是得到了一个粗略的实验结论,PDI体系对于实验条件的敏感性很高,一模一样的实验条件,只是换了个人而已,结果却大不相同。’
‘不过,理论上这批器件是学妹首次制备的,我明面上是不知道太多信息的,因此即使现在出现异常也不能问太多,背后的原因还是要自己来探究,可现在进入模拟实验室不太方便,还是等晚上回去再说吧。’
接下来,韩嘉莹一边测试,一边和许秋聊天,很快把剩余的几片器件测完,并没有更高性能的电池器件出现,结束测试后,她把五个体系中最高性能的电池器件做好标注,保存到专用的盒子中。
出于成本控制方面的考虑,实验室里的ITO基片都是循环利用的。
不过高效率的器件不在此列,它们会暂时保存在专门放置ITO基片的泡沫盒子里,为了方便查找,还会用记号笔在器件背面的边缘处,标好测试时间,以及效率的数值。
直到文章发表过后,或是同体系有更高效率的器件诞生,才会把它们统一取出来,回炉重造。
拷贝好实验数据后,许秋随手把存放高效率器件的泡沫盒子、学妹用剩下的溶液,以及她的实验记录本,复制到模拟实验室中。
随后,两人返回办公室,他们把到手的数据分开,各自的体系交由各自负责,这是为了能让两个人都有数据可以汇报。
用ORIGIN软件绘制好J-V曲线,再搭配上一张光电参数表格,以及一张合成路线图,复制到模板中,组会PPT便完成了。
有不错的效率数据支撑,制作压力并不大。
做好组会PPT后,许秋没有多留,招呼韩嘉莹,两人提前离开实验室,大约早退了一个小时左右。
剩下的这点零散的时间其实也做不了什么实验,像是平常的话,许秋一般会读一读积攒下来的文献,但今天他有更重要的事情要做。
回到寝室,许秋和陶焱侃了会儿大山,随后,两人一起去学生浴室约了个澡。
归来后,许秋躺在床上,进入模拟实验室,开始探究效率的偏差的原因。
为了保险,他同时打开模拟实验室II中保留的实验记录,以及学妹的实验记录本,首先核对从模拟实验室中拿到的条件,与学妹实验时的条件是否一致。
“我的体系,7%效率下对应的条件是……学妹操作时的条件是……两者一致。”
“学妹的体系……两者一致。”
“至少她的实验记录上是这么写的,模拟实验室记录也不会出错。”
“既然这样,那只能亲自实验来试试看了。”
“说起来,模拟实验室I有好些日子没有使用了,还是蛮怀念的。”
许秋嘀咕着,转入模拟实验室I,选择了“理论7%,实际%”的体系,用学妹剩余的溶液,按照之前提供给学妹的条件,旋涂了三片同样器件结构的基片,放入蒸镀舱内蒸镀。
开启机械泵、分子泵,抽真空。
以他现在的权限等级,开启8倍加速后,手套箱瞬间高频震动起来,如同抽风一样,形成了一道道残影。
好在许秋在模拟实验室中是绝对的主宰,直接对屏蔽了声音的感知,不然估计要被排山倒海般的“duang”“duang”声给吵死。
不多时,蒸镀结束,许秋得到了三枚银光闪闪的器件。
开始测试。
%、%、%。
这是三片电池器件的最高效率,可见重复性还是不错的。
有这样的结果也不意外,他刚才在旋涂过程中,完美的控制了每次操作过程,几乎完全一致。
现在的结论就很明显了,相对于这个条件本来对应的7%的效率,更接近于学妹的结果%。
“这样看来,应该是在溶液配制上出现了问题。”
许秋拎起绿色盖子深棕色瓶身的玻璃小瓶,一边旋转着它头上绿色的帽盖,一边思索。
帽盖上有学妹留下的娟秀的字迹“X8,CF,%,,9,”
这里的X8,其实指代的就是许秋的第三代8系列3DPDI分子,全名是PDI3-BX-Se-8,之后如果写文章的时候应该会简化一下下,毕竟确实太长了些。
剩下的就好理解了,CF是氯仿溶剂,%是DIO的体积分数,是D/A质量比,是溶液配制日期。
“如果是溶液配制上出现了问题,最大的可能性就是……”许秋突然意识到了什么,迅速返回模拟实验室II,调阅起完整版的实验数据。
“保证其他实验条件不变,光电转换效率与DIO的体积分数的依赖关系DIO(PCE)为:0%(%),(%),%(%),%(%),%(%),%(%),%(%)……”
“从%到%,DIO的体积分数偏差%,效率就从%降低至%,看这个趋势,如果是%左右的DIO加入量,那么效率值很可能在%附近。”许秋分析了一番,突然打了个响指:
“心机之蛙一直摸你肚子,一定是DIO添加的时候出现了问题!”
他回忆了一下他自己实验操作,在添加DIO时,用到的是-20微升量程的移液枪,按每次配制溶液为1毫升计算的话,%只有4微升,如果溶液只有几百微升的话,DIO的加入量就更加少了。
而DIO又是粘度不低的液体,在用移液枪转移的过程中,总会有一部分残留在枪头内。
理论上,移液枪头在设计的时候,会考虑到液体残留的情况,比如标度是10微升,可能实际吸取的是11微升,挤出的正好是10微升,有1微升残留。
但这种设计通常是针对低粘度的流体,对于DIO这种高粘度的流体,可能吸取11微升,挤出6微升,5微升残留,这就会导致理论和实际之间造成很大的偏差。
许秋之前几次在现实中做器件,加DIO的时候并没有多想,看到一次挤不完,就在挤出枪头中的液体后,等待几秒钟后再挤出一次,重复多次,确保全部的DIO都加入到溶液中,然后这种做法就被模拟实验人员学会了,用在了之后的模拟实验中……
至于学妹实验时的手法,许秋猜测或许和他并不相同,可能是吸取DIO后只挤出一次,从而使得她加入DIO得实际量比他加入的时候要少,导致了器件效率对应的偏移。
不论是他自己,还是学妹,量取DIO的操作手段,都有些粗糙了,误差太大。
对于以往PCE11的体系,它们对DIO溶剂添加剂没有需求,也就无所谓这方面的顾虑;
而现在PDI体系,对DIO的加入量非常的敏感,就不得不考虑这方面的问题。
毕竟许秋的目标是要把效率从%做到8%,冲击世界纪录。
就需要尽量做好每一处细节。
许秋沉思许久。
“有了!”
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“学弟,文章投掉了吧。”
“嗯,已经投了。”
“那快来帮我看看,我设计的合成路线怎么样?”陈婉清招了招手。
许秋越过陈婉清的身影,看了眼实验室的方向,韩嘉莹还在做着测试,似乎察觉到了他的目光,她转过头来,两人相视一笑。
‘学妹的测试结果应该不差,那就先把学姐给安排了吧。’许秋当下做出判断,便顺着学姐的指引坐在了她的身旁。
陈婉清注意到了他们的小动作,不过没有点破,她指着PPT,主动介绍:“这次我选择的A单元是1,3-茚二酮。”
“又是新结构啊,”许秋随意应和一句,简单观察了下A单元的分子结构,说道:“茚的话,应该就是这个五元环和六元环以稠环的形式连接的共轭结构,然后在五元环上1号和3号碳原子位有两个碳氧双键(酮),这好像和我之前说的那个思路有点像……”
“没错,确实受了你的启发,这段时间我设计了好几种结构,最后留下了这种,”陈婉清轻笑,似乎对这个结构颇为满意,她翻了一页PPT,说道:“这是之后的优化路线,看看怎么样?”
“确实不错,学姐这次还真的找到一个好的结构出来。”许秋由衷赞叹了一句,随后顺应着她的思路,分析道:“在1,3-茚二酮分子结构中,五元环上的碳氧双键可以引入氰基,六元苯环上有四个位置,可以引入吸电子的杂原子,比如氯、氟,也可以引入给电子的甲基,甚至引入其他各种奇奇怪怪的基团。”
“等下,五元环并六元环、引入氰基、氟原子……”许秋惊讶道:“学姐这是把我之前提的几个意见都给包圆了啊。”
“被你发现了呀,”陈婉清笑了笑道:“历史经验告诉我,跟着学弟走有文章发嘛,当然要充分参考你的意见啦。”
“唔……”许秋陷入思索,似乎自从他进入课题组以后,学姐的科研道路就随之改变了,而且他在科研领域提出的想法和思路,大方向上通常没什么问题,此外自己身上还有天降的神秘系统,怎么感觉像是某种光环在起作用呢。
胡思乱想了一会儿,许秋晃了晃脑袋,重新把注意力转移到学姐的PPT上,这次她的重点是A单元的合成,D单元选择的是一些常见的商业化的结构单元,F8、BDT、IDT等等。
许秋发现上面并没有标出A单元1,3-茚二酮的合成路径,便好奇问道:“对了,这个材料的合成难度怎么样,从结构上来看应该不难吧。”
“不难,可以通过邻苯二甲酸合成,也可以直接从试剂商买到,”陈婉清顿了顿,话锋一转,“不过要是想对结构进行改性的话,就需要从初始的邻苯二甲酸开始引入各种基团了。”
“分子结构简单,就算从原料合成,也不会多太多步骤,可以很容易的把反应控制在六七步之内,这样可比之前C1/C4系列动辄十几步的反应容易多了。”许秋分析了一番,又看了一遍学姐的合成路线,他点点头道:“总体上我没有意见,只是学姐打算怎么命名呢,C5?”
“换了新体系,我打算重新开始,”陈婉清嘿嘿一笑,“这回我要从CH1开始命名。”
“行吧,你开心就好。”许秋扶额,不过转念一想,这种命名方法确实挺实用的,像他的3D-PDI体系,现在材料的名称非常的长,以后要不要也用X1、X2之类的试试?
……
在魏老师和学姐那边耽搁了不少时间,等许秋到实验室找学妹的时候,她的测试工作已经接近了尾声。
没等他出口询问,韩嘉莹就主动绽放笑容,开心道:“这次器件的效率非常高,师兄的体系最高有%,我的体系也有%呢~”
“器件性能这么好呀。”许秋表面做出一副惊喜的样子,内心却在嘀咕着:‘效率的偏差为什么会这么大?’
‘按照我之前报给她的条件,我的体系最高效率应该在7%左右,现在只有%;学妹自己的体系应该在6%左右,现在是%。以往几次实验,我按照模拟实验室的条件在现实中重复一遍,效率的理论值和实际数值并不会差距如此之大。’
‘而且,在这次的结果中,对于几种不同的体系,有的性能小幅下降,有的性能却小幅提升。这显然不是器件制备中某个通用环节出现了问题,那么问题多半还是出在有效层的制备上。’
想到这里,许秋突然问道:“学妹,你在旋涂有效层的时候,有没有什么异常情况发生?”
“异常情况,唔……”韩嘉莹微微皱眉,思索了一会儿,随后摇了摇头说道:“好像没有啊,就是正常的旋涂,得到的薄膜也是均匀、光滑的,不过加了溶剂添加剂DIO以后,薄膜的颜色会发生一些变化,师兄为什么忽然问这个问题,是哪里不对劲吗?”
“那倒没有,我最近在考虑怎么进一步改良器件的加工条件,看看你有没有什么发现。”许秋随口找了个理由应付过去,暗自思忖:
‘薄膜颜色变化,我之前也有注意到,薄膜的厚度以及显微形貌的改变均会导致其表观颜色发生改变,只是这种颜色的变化和器件性能之间,目前并没有发现明显的对应关系。’
‘也许问题不是出在旋涂步骤,而是更早的溶液配制阶段,亦或者是其他什么地方?’
‘不是没有可能,这次器件制备全程都是学妹在负责,我忙着改综述并没有全程旁观她的实验过程。’
‘那么这次器件效率异常的原因,多半是我和学妹实验操作存在差异的缘故,毕竟模拟实验室中摸索出来的实验条件,是基于我本人操作习惯的。’
‘至少也算是得到了一个粗略的实验结论,PDI体系对于实验条件的敏感性很高,一模一样的实验条件,只是换了个人而已,结果却大不相同。’
‘不过,理论上这批器件是学妹首次制备的,我明面上是不知道太多信息的,因此即使现在出现异常也不能问太多,背后的原因还是要自己来探究,可现在进入模拟实验室不太方便,还是等晚上回去再说吧。’
接下来,韩嘉莹一边测试,一边和许秋聊天,很快把剩余的几片器件测完,并没有更高性能的电池器件出现,结束测试后,她把五个体系中最高性能的电池器件做好标注,保存到专用的盒子中。
出于成本控制方面的考虑,实验室里的ITO基片都是循环利用的。
不过高效率的器件不在此列,它们会暂时保存在专门放置ITO基片的泡沫盒子里,为了方便查找,还会用记号笔在器件背面的边缘处,标好测试时间,以及效率的数值。
直到文章发表过后,或是同体系有更高效率的器件诞生,才会把它们统一取出来,回炉重造。
拷贝好实验数据后,许秋随手把存放高效率器件的泡沫盒子、学妹用剩下的溶液,以及她的实验记录本,复制到模拟实验室中。
随后,两人返回办公室,他们把到手的数据分开,各自的体系交由各自负责,这是为了能让两个人都有数据可以汇报。
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做好组会PPT后,许秋没有多留,招呼韩嘉莹,两人提前离开实验室,大约早退了一个小时左右。
剩下的这点零散的时间其实也做不了什么实验,像是平常的话,许秋一般会读一读积攒下来的文献,但今天他有更重要的事情要做。
回到寝室,许秋和陶焱侃了会儿大山,随后,两人一起去学生浴室约了个澡。
归来后,许秋躺在床上,进入模拟实验室,开始探究效率的偏差的原因。
为了保险,他同时打开模拟实验室II中保留的实验记录,以及学妹的实验记录本,首先核对从模拟实验室中拿到的条件,与学妹实验时的条件是否一致。
“我的体系,7%效率下对应的条件是……学妹操作时的条件是……两者一致。”
“学妹的体系……两者一致。”
“至少她的实验记录上是这么写的,模拟实验室记录也不会出错。”
“既然这样,那只能亲自实验来试试看了。”
“说起来,模拟实验室I有好些日子没有使用了,还是蛮怀念的。”
许秋嘀咕着,转入模拟实验室I,选择了“理论7%,实际%”的体系,用学妹剩余的溶液,按照之前提供给学妹的条件,旋涂了三片同样器件结构的基片,放入蒸镀舱内蒸镀。
开启机械泵、分子泵,抽真空。
以他现在的权限等级,开启8倍加速后,手套箱瞬间高频震动起来,如同抽风一样,形成了一道道残影。
好在许秋在模拟实验室中是绝对的主宰,直接对屏蔽了声音的感知,不然估计要被排山倒海般的“duang”“duang”声给吵死。
不多时,蒸镀结束,许秋得到了三枚银光闪闪的器件。
开始测试。
%、%、%。
这是三片电池器件的最高效率,可见重复性还是不错的。
有这样的结果也不意外,他刚才在旋涂过程中,完美的控制了每次操作过程,几乎完全一致。
现在的结论就很明显了,相对于这个条件本来对应的7%的效率,更接近于学妹的结果%。
“这样看来,应该是在溶液配制上出现了问题。”
许秋拎起绿色盖子深棕色瓶身的玻璃小瓶,一边旋转着它头上绿色的帽盖,一边思索。
帽盖上有学妹留下的娟秀的字迹“X8,CF,%,,9,”
这里的X8,其实指代的就是许秋的第三代8系列3DPDI分子,全名是PDI3-BX-Se-8,之后如果写文章的时候应该会简化一下下,毕竟确实太长了些。
剩下的就好理解了,CF是氯仿溶剂,%是DIO的体积分数,是D/A质量比,是溶液配制日期。
“如果是溶液配制上出现了问题,最大的可能性就是……”许秋突然意识到了什么,迅速返回模拟实验室II,调阅起完整版的实验数据。
“保证其他实验条件不变,光电转换效率与DIO的体积分数的依赖关系DIO(PCE)为:0%(%),(%),%(%),%(%),%(%),%(%),%(%)……”
“从%到%,DIO的体积分数偏差%,效率就从%降低至%,看这个趋势,如果是%左右的DIO加入量,那么效率值很可能在%附近。”许秋分析了一番,突然打了个响指:
“心机之蛙一直摸你肚子,一定是DIO添加的时候出现了问题!”
他回忆了一下他自己实验操作,在添加DIO时,用到的是-20微升量程的移液枪,按每次配制溶液为1毫升计算的话,%只有4微升,如果溶液只有几百微升的话,DIO的加入量就更加少了。
而DIO又是粘度不低的液体,在用移液枪转移的过程中,总会有一部分残留在枪头内。
理论上,移液枪头在设计的时候,会考虑到液体残留的情况,比如标度是10微升,可能实际吸取的是11微升,挤出的正好是10微升,有1微升残留。
但这种设计通常是针对低粘度的流体,对于DIO这种高粘度的流体,可能吸取11微升,挤出6微升,5微升残留,这就会导致理论和实际之间造成很大的偏差。
许秋之前几次在现实中做器件,加DIO的时候并没有多想,看到一次挤不完,就在挤出枪头中的液体后,等待几秒钟后再挤出一次,重复多次,确保全部的DIO都加入到溶液中,然后这种做法就被模拟实验人员学会了,用在了之后的模拟实验中……
至于学妹实验时的手法,许秋猜测或许和他并不相同,可能是吸取DIO后只挤出一次,从而使得她加入DIO得实际量比他加入的时候要少,导致了器件效率对应的偏移。
不论是他自己,还是学妹,量取DIO的操作手段,都有些粗糙了,误差太大。
对于以往PCE11的体系,它们对DIO溶剂添加剂没有需求,也就无所谓这方面的顾虑;
而现在PDI体系,对DIO的加入量非常的敏感,就不得不考虑这方面的问题。
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