476 Y系列受体大突破!(求订阅)
许秋继续阅读魏兴思发来的文献。
第三篇一区文章来自国家纳米科学技术中心的李丹,他们课题组又发了一篇Sci.Bull.,同样是只有一张图片的“短通讯”文章。
说起来,Sci.Bull.这个期刊还是许秋告诉魏兴思的,之前并不在魏老师的期刊检索库当中。
另外,这个期刊的名称,如果缩写成两个字母的话,可以和《自然·通讯》的缩写NC一决高下了……
李丹课题组报道了一种名为S1的三元共轭共聚物给体材料。
这种材料的分子结构是在PBDB-T基准给体的基础上进行改性而来,PBDB-T是D-A二元共聚物,D单元是BDT,A单元是BDD。
而S1的话,额外引入了第二种A单元,即用氟原子和乙酸乙酯取代的噻吩单元,这种连接有两个吸电子基团的噻吩单元,可以降低给体材料的HOMO能级。
通过改变三元共轭共聚物分子中两种A单元的比例,可以实现对给体材料能级结构的精细调控。
结果表明,引入10%摩尔分数的第二种A单元,得到的给体材料的器件性能最佳。
此时,S1材料与他们之前开发出来的COi8DFIC受体结合,制备得到的电池器件,最高效率可以达到%。
这是到目前为止报道的二元单结有机光伏器件中,效率最接近许秋《自然·能源》文章的一个体系。
于是,许秋也把S1材料列入到自己的给体材料库之中。
其实,许秋对李丹课题组的印象还是比较深刻的。
对方发表的文章基本都在Sci.Bull.上,大多是篇幅很短的“短通讯”文章,而且还都是效率比较高的体系。
另外,许秋之前在有机光伏领域中并没有听说过李丹这一号人,他推测可能对方是从其他光伏领域转行过来的,然后刚好抓住了非富勒烯的风口,直接起飞。
当然,也有可能是因为对方投的期刊都比较“偏”,不在魏兴思的期刊库中,也就无法被许秋看到。
第四篇工作,是来自马薇薇课题组的一篇AM文章。
她们做的是基于ITIC的聚合物受体材料,主要的思路就是许秋之前在《焦耳》综述,以及交流大会时告知她们的想法。
不过,她们报道的器件性能并不高,效率刚刚突破10%。
或许是她们器件优化的不太行,许秋在模拟实验室这边同样体系的结果,效率可以做到11%以上。
这个工作能够发表在AM上,一方面可能她们是运气比较好,另一方面可能也是因为这个工作的新意比较高,毕竟算是开创了一个小小的细分领域。
另外,或许也与这篇文章挂了许秋、魏兴思的名字有关。
这篇AM文章一共四位作者,马薇薇是四作加通讯,她的硕士生是一作,许秋是二作,魏兴思是三作。
其中,许秋没有参与到这个工作具体的实验中,只是在对方投稿前帮忙改了改。
不过,实验想法算是许秋提出来的,他挂个二作也并不过分。
而且,这也是科研圈的游戏规则,花花轿子众人抬嘛。
像学术大佬,动辄上百篇文章,近千篇的文章,很多都是挂名挂上去的,光靠自己一个课题组,是很难发这么多文章的。
就算是大课题组,一年能稳定发20篇大大小小的文章,已经算非常难得了。
大多数情况,都是大佬主动或被动与其他人合作,大佬提个想法,挂个名,其他人帮忙实现这个想法,最终实现双赢。
第五篇工作,来自港大的严虎,他们发了一篇AM的子刊AEM。
严虎课题组基于PCE11给体的衍生物,合成了一种类似于许秋之前做的PBT3T给体分子,将其命名为PffBX-T3。
之后,他们将PffBX-T3给体材料与ITIC2受体材料结合,制备有机光伏器件,效率可达%。
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这个工作没太大的亮点,就是基于给体材料的改性,因此只发表在了AEM上。
现在有机光伏领域的门槛已经被许秋拉的非常高了。
本来之前8%的效率还能够得上二区、弱一区,现在如果新意不足,就要10%的效率才能上的了弱一区,11%的效率也只能发表AM的子刊。
当然,这是对于纯拼效率工作的标准。
如果有其他亮点的话,比如马薇薇那篇,虽然效率差一些,但也可以上AM。
第六篇工作,中科院化学所的卢长军课题组发表了一篇JACS。
他们报道了一种有机光伏叠层器件,效率可达%。
用的材料大多都是老材料,底电池是PBDB-T:ITCC-M,顶电池是PCE10:IEICO,传输层材料使用了氧化锌、PEDOT:PSS、PCP-Na、PFN-Br。
之前漂亮国Forrest课题组也发表了一篇有机光伏领域叠层器件,不过是在《自然·光电》上,效率可以达到14%以上。
其实,单论这两篇叠层器件文章的水平,卢长军课题组这篇JACS和之前Forrest课题组的《自然·光电》差距并不大。
但卢长军他们却只发表了一篇JACS,还是有些可惜的。
可能有多方面的原因,比如卢长军他们出手速度有些慢,投稿时间晚于漂亮国Forrest课题组;效率也没有突破,%的数值略低于Forrest课题组的14%+;再加上卢长军在有机光伏领域的影响力也不如Forrest。
综合下来就只发表了一篇JACS。
另外,可能也是因为JACS这样的一区顶刊,与《自然·光电》这种《自然》大子刊之间没有什么过渡的期刊。
如果冲不上《自然》大子刊,那就只能掉回JACS、AM、NC、EES……。
也因此,一些课题组如果觉得自己冲不上去,就不会去投《自然》大子刊,因为《自然》大子刊审稿比较慢,太过于浪费时间。
第七篇工作,泡菜国Choi课题组发表了一篇ACSEL。
他们合成了一种名为3MT-Th的给体材料,这种二元D-A共聚物给体材料的分子结构非常的简单,D单元是BDT,A单元是单乙酸乙酯取代的噻吩,合成起来较为容易,成本可能也比较低。
他们将3MT-Th给体和IDIC受体材料结合,并用非卤溶剂甲苯进行器件加工,效率最高可达10%。
总的来说,这种3MT-Th材料的设计思路和许秋之前交给学妹的PTQ系列材料有些相似。
主要也是突出“合成简单、节省成本”的亮点,另外这个工作还捎带了“非卤溶剂”的概念。
受这篇文章的启发,许秋打算之后也让学妹试一试非卤溶剂,虽然器件效率不一定能够提升,但也算是一个白捡来的亮点,不用白不用。
看到这里,许秋发现最新报道出来的文章,大多数都是基于给体材料的合成与开发。
他推测可能是因为自己做的受体材料太多了,把其他人能走的路都给走的差不多了,导致其他人纷纷选择了给体材料的道路。
当然,也有可能因为很多课题组的优势方向就是给体方向。
毕竟,之前富勒烯体系统治下的时代,基于受体材料的开发吃力不讨好,使得大多数研究者从事的都是给体材料的开发。
另外,从功利性的角度上来讲,现在许秋已经把受体材料开发的非常完备了。
而给体材料却相对匮乏,机会非常的多。
只要顺便合成出来一种差不多的给体材料,和买来的ITIC等基准受体材料混一混,拿到一个10%的效率并不算难。
一旦效率可以达到10%,基本上就可以发一篇弱一区,甚至一区的文章。
这种档次的文章,哪怕是对于正教授来说,都是非常有吸引力的。
同时,许秋还发现国内同行们的科研嗅觉,以及反应速度也是比较快的。
放眼望去,有机光伏领域的半壁以上江山都被国内的研究者给占据了。
当然,这可能也和漂亮国缩减了有机光伏领域的研究经费有关。
包括魏兴思从漂亮国回国,其实也是受到了漂亮国政策这方面的影响,他原先在NREL课题组的运转出现了一些问题。
一区文章一共就只有这七篇,剩下的都是一些弱一区或二区的小文章了。
现在许秋看这些弱一区或二区的小文章,只要不是纯机理相关的文献,大多数文章都只需要不到一分钟的时间,就可以阅读完毕。
只要看看标题、摘要、再扫一眼图表,基本上就能知道对方做了一个什么样的工作。
来来回回就那么一些东西:基于给体的改性、受体的改性、传输层的改性,或者是玩其他一些概念。
看起来是有一些水,但许秋作为一个从业者,也知道这其实是没办法的事情。
在现阶段,有机光伏领域确实没有太多新的东西可以挖掘。
说白了,有机光伏领域现在还处于发展阶段,只能单纯的比拼效率,效率高的去顶刊,效率低又没有太大的亮点就去差一些的期刊。
只有把效率冲到一定程度,才能够去考虑更加深远的问题。
就好比,人吃饱了才会去追求精神方面的满足一样。
现在有机光伏领域还是处于饿肚子的状态,如果效率一直无法突破,最终的结果就是走向消亡,也就是饿死了。
只有吃饱了,比如效率突破18%、20%,可以和钙钛矿、硅基太阳能电池掰掰手腕了,这时候才能去考虑建立理论模型,解决工业化中可能遇到的各种问题。
这是一个循序渐进的过程。
想要一蹴而就,一下子突然就取得突破,这是几乎不可能实现的事情。
不止有机光伏领域是这样的,现今其他的科研领域也都是一样的,即使是热门的科研领域。
因为科技发展到现在,容易取得突破的领域基本上早就已经突破了,剩下的大多都是难啃的骨头。
有人说:“钙钛矿和石墨烯,两大领域养活了很多科研人”,“鸟屎掺杂石墨烯都能让它的性能变好”。
言下之意就是说:“这两个领域很容易水文章,也水了很多文章”。
他们说的确实有一定的道理。
可以看到的事实是,每年这两个领域都有很多CNS文章发表,AM、JACS之类的一区顶刊更是不计其数。
比如,曹某到现在研究石墨烯,已经发表了7篇《自然》。
但目前不论是钙钛矿还是石墨烯,却都还是停留在实验室阶段,无法实现产业化。
从这种意义上来说,确实是挺水的。
发了这么多顶刊,占用了这么多科研资源,却没有丝毫的实际产出。
但反过来想,如果人们都不去水文章,那这两个非常有潜力的领域也就无从发展。
“水”的背后,其实是科技大爆炸的时代已经过去,人类文明的科技进展陷入了停滞,或者说低速发展的境地。
原先需要100点数就可以点亮的科技树,现在可能需要100W点数才能点亮。
在这种情况下,即使科研从业人员的总能力值随着文明的发展,有所提高,比如提高了100倍,但点亮科技树消耗的时间却还是原来的100倍。
换言之,“水”只是发展缓慢的一个外在表现。
其实,换位思考一下也能知道,不论是国内,还是国际上,站在头部的科学家们,大概率还是对科研有所追求的,如果真的有能力取得关键性的突破,谁又会想去水文章呢。
看完魏老师发过来的文献,许秋又去wos网站上查了一下自己的几篇工作,现在已经到了2月份,应该会更新一次文章的信息。
结果发现,PCE11给体的AM文章,也就是许秋第一篇大满贯的文章,现在已经失去了热点文章的小火苗标识,不过仍旧保留了高被引的小皇冠。
这也很正常,毕竟PCE11材料的结晶性太强,和富勒烯受体适配度还可以,但和大多数非富勒烯体系的适配度不高。
而现在时代已经改变了,富勒烯对有机光伏领域长达近20年的统治已经结束,PCE11也就成为了“时代的眼泪”。
ITIC受体的AM文章,热点文章和高被引的标识均存在,而且被引用次数已经成功突破100次,达到了168次,被引用次数增长的非常快。
这主要是因为近期非富勒烯相关的文章呈现井喷态势,光SCI一二区的文章,在这一个月里就有近30篇被发表出来,如果算上魏兴思没有检索到的SCI三四区文章,这个数量只会更高,可能会超过50篇。
而现在发表的有机光伏领域文章,大多数都和ITIC相关,因此基本都会去引用许秋最早发表的ITIC文章。
另外,ITIC相关的《焦耳》综述,以及IDIC-4F受体的《自然·能源》的文章,均被评为热点文章和高被引文章,获得了小火苗和小皇冠标识。
同时,这两篇文章的实时被引用次数也均超过了两位数,增长速度同样非常的快。
这都是意料之中的事情,现在许秋和魏兴思已经成为了有机光伏领域的领军人物,发表出去的文章被其他课题组关注并引用的可能性非常高。
就算其他作者只从功利性的角度来考虑,如果发文章不去引用许秋文章的话,万一文章审稿的时候被发到了魏兴思这边,那不就尴尬了……
毕竟,不同审稿人的意见,在期刊编辑那边也是不同的,像是现在的魏兴思课题组审有机光伏领域的稿件,如果给出一个拒稿意见,基本上这篇文章就凉凉了。
把几个新出来的小火苗和小皇冠截图保存下来之后,许秋关闭了wos的网页。
几天后,模拟实验室中传来了一个非常大的好消息。
那就是经过一系列的侧链调控,最终诞生了三个效率突破17%的二元单结体系。
对应的受体材料名称分别为Y15、Y18和Y20,它们与J4给体材料结合制备出来的器件,最高效率分别可达%、%和%!
最佳体系J4:Y20的效率,甚至反超了之前《科学》文章中叠层器件的最高效率%!
具体来说,Y15、Y18、Y20都是对Y14进行侧链调控而得到的材料。
在初始Y14材料中,TT单元上的侧链为直链的十一烷基(C11),也就是十一个碳原子的直链饱和烷烃,氮原子上的侧链为2-乙基己基(EH),也就是8个碳原子的支链状饱和烷烃。
首先,Y15材料。
它相比于Y14材料,仅更改了TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),也就是九个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。
Y15体系器件性能获得小幅度的提升,许秋简单分析后,将其归因于“缩短侧链让受体分子堆砌更加容易实现,进而提升材料的电荷迁移率”。
当然,实际上影响的因素是比较复杂的,这是一个多因素共同影响下的平衡结果。
比如,许秋还合成了Y16材料,它相比于Y15材料,进一步缩减TT单元上的侧链,变更为直链的庚基(C7),也就是七个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。
Y16与J4材料共混后的器件性能,只有%。
相较于Y14体系16%的效率,和Y15体系17%的效率,Y16体系效率下降幅度非常大。
Y16性能缩水的原因,一方面可能是侧链太短,导致材料的溶解性难以保证,比如Y14和Y15在常温条件下,可以配制15毫克每毫升的氯苯溶液,而Y16需要加热到80摄氏度以上,才能配制出同样浓度的溶液;
另一方面,可能也是侧链太短,导致分子堆砌的太过容易,GIWAXS结果中,Y16材料的结晶信号明显强于Y14和Y15,这就使得Y16材料的结晶性太强,难以与J4给体材料实现有效的共混,共混形貌较差。
其次,Y18材料。
它相比于Y14材料,仅更改了氮原子上的侧链,将其变更为了2-丁基辛基(BO),也就是12个碳原子的支链状饱和烷烃,TT单元上的侧链保持C11不变。
DFT模拟分析结果表明,Y14材料的分子骨架具有15度的扭转角,共平面性较差,而Y18材料分子骨架的扭转角只有5度。
因而,许秋将Y18材料性能的提升归因于“Y14材料TT单元上的EH侧链空间位阻比较大,使得Y14分子骨架共平面性较差,影响其电荷输运性能”。
最后,Y20材料。
它综合了Y15和Y18的优点,既将TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),又将氮原子上的侧链,变更为2-丁基辛基(BO)。
最终,Y20材料表现出器件性能上的突破,以及1+11的结果。
除了成功跨入17%俱乐部的Y15、Y18和Y20以外,还有一些其他“失败”的Y系列材料,比如刚刚的Y16材料就是一个例子,直接扑街到了12%。
这也表明,侧链的细致调控,对于Y系列材料最终器件性能的影响还是非常关键的。
从这一点来看,Y系列材料的调控过程和当初PCE11材料的调控非常的像,也都是主要针对于侧链的调控。
许秋顿时找到了一个能够合理自引那篇PCE11的AM文章的理由。
说实话,过年期间Y系列受体材料的摸索工作能够这么顺利,许秋也是稍微有些意外的。
想想当初,他开发出Y3材料,效率做到了%,但想往上突破到15%,就像便秘一样,废了半天劲都上不去。
而现在,自从开发出Y12以后,短短半个月的时间,就直接把效率从15%冲上了17%。
不过,其实也可以理解。
科研这玩意,就和拉稀一样,只要找到关键点,最开始那一下出来了,后面就顺利多了,如同“灵感喷薄而出”一般。
当然,就像稀总会拉完,提升也都是有极限的。
比如,现在怎么把这个%,继续向上突破达到18%,甚至更高,就相对比较困难了。
好在许秋现在手中的底牌还有不少。
在摸索Y系列材料的过程中,他为了对比方便,一直是把给体材料锁死为J4。
现在,他通过文献阅读,已经丰富了自己的给体库,有很多其他的给体材料可供选择。
包括之前从清北大学臧超军,中科院化学所卢长军,以及国家纳米科学技术中心李丹那边得到的L2、L6、S1几种材料,许秋都已经同步开发出了他们当前的材料,以及更新的材料版本。
这种做法,有一点像是南山必胜客的做法。
比如当初快乐网开发出来的快乐农场,眼看就要盈利了,结果南山必胜客也开发了一款南山农场,直接免费,然后就把快乐农场给弄死了。
不过,科研嘛,大家都是为了整个领域的进步,互相借鉴彼此的成果也是非常正常的事情。
论文发出来,就是为了让别人参考嘛,不然为什么要发表呢。
而且,许秋虽然在L2、L6、S1的基础上做出了一些修改,比如引入氟原子、氯原子等等,但并没有把材料名称进行大改,而是直接叫为L2-Cl、L6-F等等,还是比较给原作者面子的。
因此,接下来,摸索的重点,就是用这些新材料去和Y15、Y18和Y20进行排列组合。
除此之外,关于加工工艺,许秋这边还有各种精细优化的手段,包括溶剂添加剂、热退火、溶剂退火、真空放置、热旋涂、喷涂……
开拓了这么多方法,现在总有一款可以用的上。
总之,目标就是冲击18%!
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第三篇一区文章来自国家纳米科学技术中心的李丹,他们课题组又发了一篇Sci.Bull.,同样是只有一张图片的“短通讯”文章。
说起来,Sci.Bull.这个期刊还是许秋告诉魏兴思的,之前并不在魏老师的期刊检索库当中。
另外,这个期刊的名称,如果缩写成两个字母的话,可以和《自然·通讯》的缩写NC一决高下了……
李丹课题组报道了一种名为S1的三元共轭共聚物给体材料。
这种材料的分子结构是在PBDB-T基准给体的基础上进行改性而来,PBDB-T是D-A二元共聚物,D单元是BDT,A单元是BDD。
而S1的话,额外引入了第二种A单元,即用氟原子和乙酸乙酯取代的噻吩单元,这种连接有两个吸电子基团的噻吩单元,可以降低给体材料的HOMO能级。
通过改变三元共轭共聚物分子中两种A单元的比例,可以实现对给体材料能级结构的精细调控。
结果表明,引入10%摩尔分数的第二种A单元,得到的给体材料的器件性能最佳。
此时,S1材料与他们之前开发出来的COi8DFIC受体结合,制备得到的电池器件,最高效率可以达到%。
这是到目前为止报道的二元单结有机光伏器件中,效率最接近许秋《自然·能源》文章的一个体系。
于是,许秋也把S1材料列入到自己的给体材料库之中。
其实,许秋对李丹课题组的印象还是比较深刻的。
对方发表的文章基本都在Sci.Bull.上,大多是篇幅很短的“短通讯”文章,而且还都是效率比较高的体系。
另外,许秋之前在有机光伏领域中并没有听说过李丹这一号人,他推测可能对方是从其他光伏领域转行过来的,然后刚好抓住了非富勒烯的风口,直接起飞。
当然,也有可能是因为对方投的期刊都比较“偏”,不在魏兴思的期刊库中,也就无法被许秋看到。
第四篇工作,是来自马薇薇课题组的一篇AM文章。
她们做的是基于ITIC的聚合物受体材料,主要的思路就是许秋之前在《焦耳》综述,以及交流大会时告知她们的想法。
不过,她们报道的器件性能并不高,效率刚刚突破10%。
或许是她们器件优化的不太行,许秋在模拟实验室这边同样体系的结果,效率可以做到11%以上。
这个工作能够发表在AM上,一方面可能她们是运气比较好,另一方面可能也是因为这个工作的新意比较高,毕竟算是开创了一个小小的细分领域。
另外,或许也与这篇文章挂了许秋、魏兴思的名字有关。
这篇AM文章一共四位作者,马薇薇是四作加通讯,她的硕士生是一作,许秋是二作,魏兴思是三作。
其中,许秋没有参与到这个工作具体的实验中,只是在对方投稿前帮忙改了改。
不过,实验想法算是许秋提出来的,他挂个二作也并不过分。
而且,这也是科研圈的游戏规则,花花轿子众人抬嘛。
像学术大佬,动辄上百篇文章,近千篇的文章,很多都是挂名挂上去的,光靠自己一个课题组,是很难发这么多文章的。
就算是大课题组,一年能稳定发20篇大大小小的文章,已经算非常难得了。
大多数情况,都是大佬主动或被动与其他人合作,大佬提个想法,挂个名,其他人帮忙实现这个想法,最终实现双赢。
第五篇工作,来自港大的严虎,他们发了一篇AM的子刊AEM。
严虎课题组基于PCE11给体的衍生物,合成了一种类似于许秋之前做的PBT3T给体分子,将其命名为PffBX-T3。
之后,他们将PffBX-T3给体材料与ITIC2受体材料结合,制备有机光伏器件,效率可达%。
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这个工作没太大的亮点,就是基于给体材料的改性,因此只发表在了AEM上。
现在有机光伏领域的门槛已经被许秋拉的非常高了。
本来之前8%的效率还能够得上二区、弱一区,现在如果新意不足,就要10%的效率才能上的了弱一区,11%的效率也只能发表AM的子刊。
当然,这是对于纯拼效率工作的标准。
如果有其他亮点的话,比如马薇薇那篇,虽然效率差一些,但也可以上AM。
第六篇工作,中科院化学所的卢长军课题组发表了一篇JACS。
他们报道了一种有机光伏叠层器件,效率可达%。
用的材料大多都是老材料,底电池是PBDB-T:ITCC-M,顶电池是PCE10:IEICO,传输层材料使用了氧化锌、PEDOT:PSS、PCP-Na、PFN-Br。
之前漂亮国Forrest课题组也发表了一篇有机光伏领域叠层器件,不过是在《自然·光电》上,效率可以达到14%以上。
其实,单论这两篇叠层器件文章的水平,卢长军课题组这篇JACS和之前Forrest课题组的《自然·光电》差距并不大。
但卢长军他们却只发表了一篇JACS,还是有些可惜的。
可能有多方面的原因,比如卢长军他们出手速度有些慢,投稿时间晚于漂亮国Forrest课题组;效率也没有突破,%的数值略低于Forrest课题组的14%+;再加上卢长军在有机光伏领域的影响力也不如Forrest。
综合下来就只发表了一篇JACS。
另外,可能也是因为JACS这样的一区顶刊,与《自然·光电》这种《自然》大子刊之间没有什么过渡的期刊。
如果冲不上《自然》大子刊,那就只能掉回JACS、AM、NC、EES……。
也因此,一些课题组如果觉得自己冲不上去,就不会去投《自然》大子刊,因为《自然》大子刊审稿比较慢,太过于浪费时间。
第七篇工作,泡菜国Choi课题组发表了一篇ACSEL。
他们合成了一种名为3MT-Th的给体材料,这种二元D-A共聚物给体材料的分子结构非常的简单,D单元是BDT,A单元是单乙酸乙酯取代的噻吩,合成起来较为容易,成本可能也比较低。
他们将3MT-Th给体和IDIC受体材料结合,并用非卤溶剂甲苯进行器件加工,效率最高可达10%。
总的来说,这种3MT-Th材料的设计思路和许秋之前交给学妹的PTQ系列材料有些相似。
主要也是突出“合成简单、节省成本”的亮点,另外这个工作还捎带了“非卤溶剂”的概念。
受这篇文章的启发,许秋打算之后也让学妹试一试非卤溶剂,虽然器件效率不一定能够提升,但也算是一个白捡来的亮点,不用白不用。
看到这里,许秋发现最新报道出来的文章,大多数都是基于给体材料的合成与开发。
他推测可能是因为自己做的受体材料太多了,把其他人能走的路都给走的差不多了,导致其他人纷纷选择了给体材料的道路。
当然,也有可能因为很多课题组的优势方向就是给体方向。
毕竟,之前富勒烯体系统治下的时代,基于受体材料的开发吃力不讨好,使得大多数研究者从事的都是给体材料的开发。
另外,从功利性的角度上来讲,现在许秋已经把受体材料开发的非常完备了。
而给体材料却相对匮乏,机会非常的多。
只要顺便合成出来一种差不多的给体材料,和买来的ITIC等基准受体材料混一混,拿到一个10%的效率并不算难。
一旦效率可以达到10%,基本上就可以发一篇弱一区,甚至一区的文章。
这种档次的文章,哪怕是对于正教授来说,都是非常有吸引力的。
同时,许秋还发现国内同行们的科研嗅觉,以及反应速度也是比较快的。
放眼望去,有机光伏领域的半壁以上江山都被国内的研究者给占据了。
当然,这可能也和漂亮国缩减了有机光伏领域的研究经费有关。
包括魏兴思从漂亮国回国,其实也是受到了漂亮国政策这方面的影响,他原先在NREL课题组的运转出现了一些问题。
一区文章一共就只有这七篇,剩下的都是一些弱一区或二区的小文章了。
现在许秋看这些弱一区或二区的小文章,只要不是纯机理相关的文献,大多数文章都只需要不到一分钟的时间,就可以阅读完毕。
只要看看标题、摘要、再扫一眼图表,基本上就能知道对方做了一个什么样的工作。
来来回回就那么一些东西:基于给体的改性、受体的改性、传输层的改性,或者是玩其他一些概念。
看起来是有一些水,但许秋作为一个从业者,也知道这其实是没办法的事情。
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说白了,有机光伏领域现在还处于发展阶段,只能单纯的比拼效率,效率高的去顶刊,效率低又没有太大的亮点就去差一些的期刊。
只有把效率冲到一定程度,才能够去考虑更加深远的问题。
就好比,人吃饱了才会去追求精神方面的满足一样。
现在有机光伏领域还是处于饿肚子的状态,如果效率一直无法突破,最终的结果就是走向消亡,也就是饿死了。
只有吃饱了,比如效率突破18%、20%,可以和钙钛矿、硅基太阳能电池掰掰手腕了,这时候才能去考虑建立理论模型,解决工业化中可能遇到的各种问题。
这是一个循序渐进的过程。
想要一蹴而就,一下子突然就取得突破,这是几乎不可能实现的事情。
不止有机光伏领域是这样的,现今其他的科研领域也都是一样的,即使是热门的科研领域。
因为科技发展到现在,容易取得突破的领域基本上早就已经突破了,剩下的大多都是难啃的骨头。
有人说:“钙钛矿和石墨烯,两大领域养活了很多科研人”,“鸟屎掺杂石墨烯都能让它的性能变好”。
言下之意就是说:“这两个领域很容易水文章,也水了很多文章”。
他们说的确实有一定的道理。
可以看到的事实是,每年这两个领域都有很多CNS文章发表,AM、JACS之类的一区顶刊更是不计其数。
比如,曹某到现在研究石墨烯,已经发表了7篇《自然》。
但目前不论是钙钛矿还是石墨烯,却都还是停留在实验室阶段,无法实现产业化。
从这种意义上来说,确实是挺水的。
发了这么多顶刊,占用了这么多科研资源,却没有丝毫的实际产出。
但反过来想,如果人们都不去水文章,那这两个非常有潜力的领域也就无从发展。
“水”的背后,其实是科技大爆炸的时代已经过去,人类文明的科技进展陷入了停滞,或者说低速发展的境地。
原先需要100点数就可以点亮的科技树,现在可能需要100W点数才能点亮。
在这种情况下,即使科研从业人员的总能力值随着文明的发展,有所提高,比如提高了100倍,但点亮科技树消耗的时间却还是原来的100倍。
换言之,“水”只是发展缓慢的一个外在表现。
其实,换位思考一下也能知道,不论是国内,还是国际上,站在头部的科学家们,大概率还是对科研有所追求的,如果真的有能力取得关键性的突破,谁又会想去水文章呢。
看完魏老师发过来的文献,许秋又去wos网站上查了一下自己的几篇工作,现在已经到了2月份,应该会更新一次文章的信息。
结果发现,PCE11给体的AM文章,也就是许秋第一篇大满贯的文章,现在已经失去了热点文章的小火苗标识,不过仍旧保留了高被引的小皇冠。
这也很正常,毕竟PCE11材料的结晶性太强,和富勒烯受体适配度还可以,但和大多数非富勒烯体系的适配度不高。
而现在时代已经改变了,富勒烯对有机光伏领域长达近20年的统治已经结束,PCE11也就成为了“时代的眼泪”。
ITIC受体的AM文章,热点文章和高被引的标识均存在,而且被引用次数已经成功突破100次,达到了168次,被引用次数增长的非常快。
这主要是因为近期非富勒烯相关的文章呈现井喷态势,光SCI一二区的文章,在这一个月里就有近30篇被发表出来,如果算上魏兴思没有检索到的SCI三四区文章,这个数量只会更高,可能会超过50篇。
而现在发表的有机光伏领域文章,大多数都和ITIC相关,因此基本都会去引用许秋最早发表的ITIC文章。
另外,ITIC相关的《焦耳》综述,以及IDIC-4F受体的《自然·能源》的文章,均被评为热点文章和高被引文章,获得了小火苗和小皇冠标识。
同时,这两篇文章的实时被引用次数也均超过了两位数,增长速度同样非常的快。
这都是意料之中的事情,现在许秋和魏兴思已经成为了有机光伏领域的领军人物,发表出去的文章被其他课题组关注并引用的可能性非常高。
就算其他作者只从功利性的角度来考虑,如果发文章不去引用许秋文章的话,万一文章审稿的时候被发到了魏兴思这边,那不就尴尬了……
毕竟,不同审稿人的意见,在期刊编辑那边也是不同的,像是现在的魏兴思课题组审有机光伏领域的稿件,如果给出一个拒稿意见,基本上这篇文章就凉凉了。
把几个新出来的小火苗和小皇冠截图保存下来之后,许秋关闭了wos的网页。
几天后,模拟实验室中传来了一个非常大的好消息。
那就是经过一系列的侧链调控,最终诞生了三个效率突破17%的二元单结体系。
对应的受体材料名称分别为Y15、Y18和Y20,它们与J4给体材料结合制备出来的器件,最高效率分别可达%、%和%!
最佳体系J4:Y20的效率,甚至反超了之前《科学》文章中叠层器件的最高效率%!
具体来说,Y15、Y18、Y20都是对Y14进行侧链调控而得到的材料。
在初始Y14材料中,TT单元上的侧链为直链的十一烷基(C11),也就是十一个碳原子的直链饱和烷烃,氮原子上的侧链为2-乙基己基(EH),也就是8个碳原子的支链状饱和烷烃。
首先,Y15材料。
它相比于Y14材料,仅更改了TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),也就是九个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。
Y15体系器件性能获得小幅度的提升,许秋简单分析后,将其归因于“缩短侧链让受体分子堆砌更加容易实现,进而提升材料的电荷迁移率”。
当然,实际上影响的因素是比较复杂的,这是一个多因素共同影响下的平衡结果。
比如,许秋还合成了Y16材料,它相比于Y15材料,进一步缩减TT单元上的侧链,变更为直链的庚基(C7),也就是七个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。
Y16与J4材料共混后的器件性能,只有%。
相较于Y14体系16%的效率,和Y15体系17%的效率,Y16体系效率下降幅度非常大。
Y16性能缩水的原因,一方面可能是侧链太短,导致材料的溶解性难以保证,比如Y14和Y15在常温条件下,可以配制15毫克每毫升的氯苯溶液,而Y16需要加热到80摄氏度以上,才能配制出同样浓度的溶液;
另一方面,可能也是侧链太短,导致分子堆砌的太过容易,GIWAXS结果中,Y16材料的结晶信号明显强于Y14和Y15,这就使得Y16材料的结晶性太强,难以与J4给体材料实现有效的共混,共混形貌较差。
其次,Y18材料。
它相比于Y14材料,仅更改了氮原子上的侧链,将其变更为了2-丁基辛基(BO),也就是12个碳原子的支链状饱和烷烃,TT单元上的侧链保持C11不变。
DFT模拟分析结果表明,Y14材料的分子骨架具有15度的扭转角,共平面性较差,而Y18材料分子骨架的扭转角只有5度。
因而,许秋将Y18材料性能的提升归因于“Y14材料TT单元上的EH侧链空间位阻比较大,使得Y14分子骨架共平面性较差,影响其电荷输运性能”。
最后,Y20材料。
它综合了Y15和Y18的优点,既将TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),又将氮原子上的侧链,变更为2-丁基辛基(BO)。
最终,Y20材料表现出器件性能上的突破,以及1+11的结果。
除了成功跨入17%俱乐部的Y15、Y18和Y20以外,还有一些其他“失败”的Y系列材料,比如刚刚的Y16材料就是一个例子,直接扑街到了12%。
这也表明,侧链的细致调控,对于Y系列材料最终器件性能的影响还是非常关键的。
从这一点来看,Y系列材料的调控过程和当初PCE11材料的调控非常的像,也都是主要针对于侧链的调控。
许秋顿时找到了一个能够合理自引那篇PCE11的AM文章的理由。
说实话,过年期间Y系列受体材料的摸索工作能够这么顺利,许秋也是稍微有些意外的。
想想当初,他开发出Y3材料,效率做到了%,但想往上突破到15%,就像便秘一样,废了半天劲都上不去。
而现在,自从开发出Y12以后,短短半个月的时间,就直接把效率从15%冲上了17%。
不过,其实也可以理解。
科研这玩意,就和拉稀一样,只要找到关键点,最开始那一下出来了,后面就顺利多了,如同“灵感喷薄而出”一般。
当然,就像稀总会拉完,提升也都是有极限的。
比如,现在怎么把这个%,继续向上突破达到18%,甚至更高,就相对比较困难了。
好在许秋现在手中的底牌还有不少。
在摸索Y系列材料的过程中,他为了对比方便,一直是把给体材料锁死为J4。
现在,他通过文献阅读,已经丰富了自己的给体库,有很多其他的给体材料可供选择。
包括之前从清北大学臧超军,中科院化学所卢长军,以及国家纳米科学技术中心李丹那边得到的L2、L6、S1几种材料,许秋都已经同步开发出了他们当前的材料,以及更新的材料版本。
这种做法,有一点像是南山必胜客的做法。
比如当初快乐网开发出来的快乐农场,眼看就要盈利了,结果南山必胜客也开发了一款南山农场,直接免费,然后就把快乐农场给弄死了。
不过,科研嘛,大家都是为了整个领域的进步,互相借鉴彼此的成果也是非常正常的事情。
论文发出来,就是为了让别人参考嘛,不然为什么要发表呢。
而且,许秋虽然在L2、L6、S1的基础上做出了一些修改,比如引入氟原子、氯原子等等,但并没有把材料名称进行大改,而是直接叫为L2-Cl、L6-F等等,还是比较给原作者面子的。
因此,接下来,摸索的重点,就是用这些新材料去和Y15、Y18和Y20进行排列组合。
除此之外,关于加工工艺,许秋这边还有各种精细优化的手段,包括溶剂添加剂、热退火、溶剂退火、真空放置、热旋涂、喷涂……
开拓了这么多方法,现在总有一款可以用的上。
总之,目标就是冲击18%!
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