我有科研辅助系统 第212节

  第一节是引言,主要讲述为什么要做这个毕业设计。

  许秋写了三段话,以依次递进的方式,分别叙述“为什么要开发太阳能电池”、“目前太阳能电池领域的现状和存在的问题”、“开发有机太阳能电池是解决问题的途径之一”。

  第一段话,许秋直接翻译了自己综述中的表述:

  “人类对能源需求不断增加,而煤、石油、天然气等传统化石能源日益枯竭,且对环境造成大量污染。因此,寻找各种新能源尤其是清洁可再生能源已是当今社会面临的最重要的问题之一。在诸多可再生能源中,太阳能由于无污染且可无限利用,因而被普遍认为是一个能够解决全球能源需求问题的有效途径,但目前利用率非常有限。”

  第二段话,许秋先描绘一番整个太阳能电池领域的现状:“已商业化的太阳能电池中主流产品为传统硅基太阳能电池,包括单晶硅、多晶硅以及一些薄膜硅太阳能电池……”

  随后话锋一转:“但是,传统的硅基电池也面临许多待解决的问题,比如单晶硅电池虽然光电转换效率高,但对硅的纯度要求很高、工艺复杂、材料用量大、制作成本高等缺点……”

  这一段主要翻译了Chem. Rev.那篇大综述,他们讲的非常详细,毕竟那篇文章页数都有60多页,一篇综述抵得上一本硕士毕业论文的厚度了。

  最后,第三段话,承接第二段,引出毕业设计的主角“有机太阳能电池领域”,着重突出有机光伏的优势,包括“质轻、成本低、选择性强、制备简单、具有良好的溶液可加工性,并具备可卷对卷印刷到大面积柔性衬底……”。

  总之,一句话,吹就完了。

  这也算是科研圈普遍的现象,从业人员都在吹自己的领域如何如何的好,可仔细想想,要是真的那么好,整个产业早就工业化,上市赚钱了,不可能还停留在实验室阶段。

  不过,换一个角度思考的话,这种“自吹自擂”反而是必要的。

  假如连相关领域内部的从业人员自己都不看好自己的领域,那整个行业都会陷入到悲观的氛围之中,想要继续发展下去几乎是不可能的。

  就如同“谎言的最高境界就是连自己都欺骗”,对于这种前沿的、妄图打破人类现有技术瓶颈的领域来说,前面是一片迷雾,从业人员的信念非常重要。

  唯有坚持向前,才有机会驱散迷雾。

  第二节是“有机太阳能电池的基本介绍”,包括“有机太阳能电池光电转换机理”、“有机太阳能电池的性能表征”、“体异质结单层光伏器件的基本结构”,这部分主要参考Chem. Rev.那篇大综述。

  参考文献数量开始暴涨,因为引用的时候一定要具体引用到最初的文献上,也就是说一些观点虽然是从综述上看到的,但这些观点本身是综述引用别人的,就必须要从综述上找到原始的文献,再进行引用。

  此外,这一部分中许秋还从综述里面盗了四张图,直接贴在了毕业设计中,并在所有图片的图注注明了参考文献的来源。

  图片都是他从文献原文中找到的原始图片,其实,直接从PDF中截图也可以,就是分辨率会降低,可能会被魏老师的火眼金睛发现。

  第三节是“有机太阳能电池的聚合物给体材料”,包括由各种类型的给体结构单元合成的聚合物给体,许秋主要参考了那篇EES的综述。

  这部分对许秋来说,算是比较陌生的。

  之前看这篇综述,还是许秋刚刚入行的时候,那会儿他懵懵懂懂的,如同走马观花一般过了一遍,没有获得太多的收获。

  现在重新细致的读了一遍,并转化到自己的毕业设计中,许秋收获颇丰,增加了不少给体分子结构设计上的思路和灵感。

  有机光伏领域是个二十多年的老领域,在许秋入行的时候,这个领域已经发展的非常充分了。

  比如,他拿到手的PCE10,也即PTB7-TH,实际上是经过七代开发的产物。

  再比如,给体材料中D、A单元的演进过程,从早期的芴单元、噻吩单元,到后来渐渐的丰富起来。

  这些前人造的轮子,未来都可以灵活应用在自己的体系之中。

  第四节是“有机太阳能电池的受体材料”,包括传统富勒烯衍生物,以及近些年新兴的非富勒烯受体。

  富勒烯衍生物,除了PCBM系列,其实还有非常多的系列,比如ICBA,Bis-PCBM等等,只是PC[60]BM、PC[70]BM最为常用,许秋主要参考了AM那篇综述。

  至于非富勒烯的部分,许秋就从自己的综述中简单的拿了一些内容出来,没有详细描述,一笔带过,毕竟自己的四个工作都和非富勒烯无关。

  第五节是“器件性能优化”,包括三个部分,其一是“有效层形貌调控”,有溶剂添加剂、热退火、溶剂退火等方法,其二是“界面工程”,主要是针对于传输层的改性,最后是“器件结构优化”,包括正、倒两种器件结构。

  第六节“课题的提出与研究思路”,首先和第一节的引言部分呼应,再次重复一下为什么要做这个毕业设计,然后一段段的分别简单描述一下每章的主要内容,也就是把每篇文章的摘要部分精简一下,放到这里。

  

279 初稿完成,共计118页!(求订阅)

   周五,韩嘉莹的体系最高效率已经优化到了6.6%,她开始一边制备器件,一边补充各项表征测试,一边搭建论文的框架,一边筹划接下来的分子优化方向。

  和许秋讨论了一番后,韩嘉莹最终确定继续优化FTAZ衍生物分子的BDT结构单元,同时引入硫/氧原子和噻吩侧链,两种目标分子分别为P-BDTTO-FTAZ和P-BDTTS-FTAZ,简称H21,H22。

  陈婉清照例去张疆,今天她要处理最后一步反应,马上就可以拿到最终产物,IDT-BT-ICIN受体分子。

  许秋则开始毕业设计的收尾工作,包括撰写中英文摘要、关键词、结论、参考文献,攻读学位期间发表的学术论文与研究成果,以及致谢等部分。

  中英文摘要并不难写,英文的就直接把自己的四篇文章的摘要糅合在一起,中文的则是借助有盗、谷狗翻译一下即可。

  关键词也简单,许秋随手就写了五个出来,“有机太阳能电池”、“聚合物给体材料”、“富勒烯衍生物受体材料”、“共混薄膜形貌”、“柔性衬底”,然后再翻译成为英文。

  结论部分同理,直接把第二章到第五章的结论部分稍微改一改,就完成了。

  参考文献就稍微有些麻烦。

  一方面,是因为数量达到了150多篇,还要注意不能有重复的引用。

  另一方面,毕业设计中的参考文献格式,和平常投稿SCI期刊时用的不同,不可以直接拿过来使用。前者采用的是GB3469规定,每篇以单字母方式标识以下各种参考文献类型:比如常用的期刊文章是[J],专著是[M],对于期刊文章,格式的顺序是论文作者,文章标题,标注,期刊名称,年份,卷(期):起止页码。

  好在有ENDNOTE软件,可以直接生成初步的格式,然后再稍微手动修改一下,就可以得到最终的格式。

  耗时两个多小时,终于搞定,参考文献部分让毕业设计增加了十多页的页数。

  然后,是“攻读学位期间发表的学术论文与研究成果”这一部分。

  事实上,通常只有在硕士、博士生的毕业论文中才会出现这部分,毕竟“攻读”这个词很少用来形容本科的“学士学位”,而且至少九成,甚至九成九以上的本科生都是没有发表过SCI/中文核心期刊一作文章的。

  不过,在这里许秋也懒得换说法了,反正意思对了就行。

  他直接把他发表的四篇一作文章挂了上来,还额外加上六篇二作文章,包括学妹那边的两篇,以及学姐那边的四篇。

  这些工作中有些是共同一作,不过许秋也没有进行区分,直接按照作者排序排的,共一的第二排序,他也直接按二作算了。

  因为是自己课题组的文章,所以引用格式都有现成ACS格式的,许秋就直接复制了过来,这里就不需要按照中文参考文献格式来了。

  此外,为了突出工作的质量,许秋还额外在每篇文章后面标注了论文的分区和影响因子,比如AM和AEM那两篇,分别为AM(一区,影响因子19.79)、AEM(一区,影响因子15.23),看起来逼格满满。

  接下来,撰写致谢部分。

  由于从高中以来,许秋的语文就一直拖后腿,是一个“800字作文苦手”,因此他在写致谢的时候,没有写正文的时候那么顺畅,磕磕绊绊的写着:

  “四年前,我初来魔综大,满怀着对大学生活的憧憬。现在,我即将毕业,落下了毕业论文最后一个句点。四年本科时光转瞬即逝,在这即将毕业之际,我要特别感谢在学习、科研、生活中给予我帮助与关心的老师、同学、亲人、朋友,真诚的向你们道一声谢谢!

  首先,要感谢的是我的导师,魏兴思老师。魏老师是一个对于科研十分严谨的人,他对于实验中的每个细节之处都不放过,经常教导我们“要对自己要求严格一些”。在他的影响下,我也逐渐养成了严谨的科研作风,认真对待每一个实验,并尽力做到最好……

  然后,也要感谢课题组的师兄师姐以及师弟师妹们:

  陈婉清学姐是一个非常热心的人,是她在我初入科研领域时,给了我启蒙,教我学会了各项仪器的使用方法,以及各种实验操作……

  韩嘉莹学妹是一个很开朗,很活泼的人,从她的身上可以看到对科学研究的热爱……

  吴菲菲学姐为课题组的正常运转做出了很多贡献,经常看到她因为财务报账等事情而加班到很晚,她为我们分担了很多行政工作,使我们可以专心科研……

  田晴、段云、孙沃、邬胜男虽然研究领域与我差别较大,但都具备很强的科研素养,在我科研工作中遇到瓶颈之时,时常能给我一些建设性的意见……

  其次,感谢陪伴我三年的两位室友,陶焱和任斌,感谢你们的不杀之恩!

  最后,感谢一直陪伴我的亲人和朋友们,是你们在我偶尔的低谷期安慰、陪伴我,帮助我走出困境。

  虽然我即将毕业了,但是对于选择继续留在本校攻读博士研究生的我来说,我的科研之路才刚刚启程。

  在此,也预祝我在将来的科研的道路上能够越走越远。”

  接近一千字的致谢,许秋憋了两个小时才写完,中饭都没去食堂吃,直接点的外卖。

  主要是对魏老师、学姐和学妹的感谢有些难写,学妹那里许秋纠结了半天,还是没有把两人的关系写进去。

  他倒是看到有些人在致谢里面秀恩爱的,不过他总感觉这样的做法有些羞耻……

  最后,许秋弄了个目录,直接采用WORD自带的目录功能。

  不过,毕业设计中有两套页码体系。

  前面的摘要部分用的页码是罗马数字编码,I、II、III、IV……,后面的正文用的是阿拉伯数字,这两套编码方式,要在目录里区分开来。

  许秋借助千度,在WORD正文中加入了一个分页符,成功解决了问题。

  下午两点多,毕业设计初稿正式完成,共计118页!

  

280 因祸得福(求订阅)

   毕业设计初稿完成后,许秋正打算进一步进行精修,这时邱贺明过来了,这回他是独自来的,没有像上次一样领着小弟。

  魏兴思在218用茶水招待了邱贺明,然后把许秋、邬胜男和田晴召唤了过去。

  三人进门后,魏老师问道:“样品都准备好了吗?”

  “准备好了,”邬胜男略微晃动一下手中的培养皿,主动答复:“包括P3HT标准样品,还有我自己合成的两种有机共轭聚合物材料的样品。”

  “好啊,”魏兴思点点头,继续说道:“P3HT的结果测试出来和我讲一下,我这边有文献的数据,看能不能对应上。”

  作为一种老牌共轭聚合物材料,P3HT各方各面的性能都被挖掘的非常深,只要略微沾边的实验表征被各路研究人员拿去测一测,看看有没有可能水一篇文章,荧光量子产率的数据自然也是有的。

  “肯定没问题,我们的产品每个都在出厂前做过检测的。”邱贺明自信说道。说完,他拆开随身携带的一个小纸箱子,去掉内侧数层的泡泡纸防震包装,把里面的积分球取了出来。

  许秋仔细观察了一番,邱贺明带来的积分球和他之前发的图片,从外观上看相差无异,通体都是白色塑料的质感,可能是用模具直接整体烧制而成的。

  积分球设计上是贴合样品舱的,不过在使用前需要把原来样品舱中的样品卡槽用六角螺丝刀先卸下,再安装积分球专用的卡槽。

  设备调试结束后,邱贺明指导邬胜男开始测试,许秋和田晴则在旁边围观。

  很快,第一片P3HT的标准样品测试完成。

  邱贺明导出数据,然后从随身携带的U盘中拷贝了一个名为“PLQY(荧光量子效率)”的EXCEL文件到电脑桌面上,接着打开文件。

  这是一个只读的文件,上面有几个可以填写参数的空格。

  邱贺明一边处理数据,一边介绍道:“我们把TRPL得到的数据,手动输入进来,就可以直接拟合计算出来样品的荧光量子效率,比如这个P3HT的样品,PLQY的数值就是……”邱贺明愣了一下,疑惑道:“只有百分之几啊,这个是光致发光材料吗?”

  “噢,P3HT是一种有机共轭聚合物,具有光致发光的现象,但并不应用于光致发光领域,现在我们主要拿它作为检测的标准样品,数值对的上就行。目前来看和文献中的差距并不大,你们继续测试吧。”魏兴思的声音从外面传来,TRPL仪器就放在他办公室的杂物间中,因此彼此说话都能够听到。

  许秋倒是可以理解P3HT荧光量子产率比较低的原因,因为它是一种光伏材料,主要是用来将光能转换为电能的。

  而假如一种材料的荧光量子产率高的话,就表明吸收的太阳光能都转换为荧光射出去了,能量是守恒的,如果大部分转换为了光能,那么转换为电能的部分自然就变少了,光电转换效率多半不太行。

  之后,邬胜男自己操作测试了她的其他几个样品,PLQY的数值分布在百分之十几到百分之三十之间。

  这些数值说高不高,说低也不算低。

  毕竟对于一些荧光粉之类的材料,荧光量子效率超过90%都有可能。甚至有的材料因为链式激发,还会获得100%以上的荧光量子效率,也即吸收一个光子,产生一个以上的光子,多出来的光子,就类似于核裂变的链式反应,是由二次荧光光子激发产生的三次荧光光子。

  不过,她的材料主要是电致荧光变色材料,PLQY的数据并不重要,邬胜男主要研究的是她的材料在不同电压下的荧光变色现象,以及变色的响应时间快慢。

  需要用到PLQY表征的主要还是钙钛矿量子点材料,但是现在她还没有成功合成出来。

  客观上,量子点材料的制备确实比较难,因为量子点是零维点状纳米团簇,在三个维度上的尺度至少都要小于100纳米。

  不同材料的量子点对尺度也不同,有的尺度小于100纳米便可以,有的则需要小于20纳米、10纳米才行。对于材料的尺度并没有一个统一的标准,主要是看材料有没有出现量子效应。有量子效应出现,便为量子点;没有量子效应,那就是普通的原子/分子团簇。

  很容易想象到,这种几纳米、几十纳米这种尺度下的量子点材料,由于具有高的比表面积,材料表面的活性非常高,很容易发生化学反应或者是团聚,因此很不稳定。

  外表一般会连接配体或者钝化层,像邬胜男之前采用的油酸表面活性剂,就是为了让钙钛矿量子点材料能够保持量子点的状态,不发生团聚,可惜她用了溶液法和热注入法都失败了。

  邬胜男决定热注入法更加有希望一些,准备继续尝试。

  样品测试完毕,田晴、邬胜男她们又和邱贺明讨论了一些TRPL测试方面的问题,许秋就没有去凑热闹了,毕竟他已经复制了邱贺明的技能。

  “邱博士,留下来吃个便饭?”魏兴思客套了一句:“这段时间没少麻烦你,亲自跑了两趟过来。”

  “应该的,我还是回家吃吧。”邱贺明摆手婉拒,他也是在魔都定居的,不过并不是土著,而是“魔漂”了近二十年才扎根下来。

  五点多的时候,陈婉清返回邯丹校区,回到216后,她从书包中拎出一个垃圾袋,里面包裹着她合成好的材料以及中间产物,然后朝实验室走去。

  许秋改毕业设计改的有些头痛,就跟着她进入了实验室,主动搭话:“学姐带这么多瓶子回来,大丰收啊。”

  “还可以吧,”陈婉清一边在手套箱中操作,一边回复道:“这次一共合成了两种受体材料,IDT-BT-ICIN和IDT-T-ICIN。本来我之前打算只合成一种的,后来中途实验失败了一回,为了防止组会的时候没什么内容可以汇报,就在原来BT单元的基础上,额外增加了另外一种噻吩(T)单元。”

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