放下文献,许秋起身汇报,昨日大会上的收获总结PPT。
魏兴思已经从龚远江那边要了大会演讲者们的PPT,不过许秋还没来得及把对应的图片整理放进去,都是文字版的。
首先,是Bazan提到的两项测试:
激子结合能,即让被束缚的电子/空穴对(激子)拆分成为自由电子/空穴需要付出的能量。激子平均扩散距离,即被束缚的电子/空穴对(激子)在复合发光/发热前平均移动的距离。
这两项测试在早年出现的比较多,针对传统富勒烯体系中的给体材料,不过现在比较少见了。
主要是因为这些聚合物给体材料本质上都是类似的D-A共轭共聚物的结构,所以对它们测试得到的这两项参数差别不大,况且这两个实验测起来还很麻烦。
种种原因,导致后来的研究者们渐渐的就懒得进行这两项表征了,得不出什么新的结论来不说,测起来还贼费事。
对于富勒烯体系的通用结论是:
一方面,给体材料激子结合能普遍偏高,导致有机太阳能电池器件的开路电压相对较低,同样禁带宽度的材料,可能比无机硅太阳能电池或钙钛矿光伏器件的开路电压低0.3伏特左右。
这是什么概念呢,拿干电池举例,无机硅或钙钛矿就像正常的5号、7号电池,电压在1.5伏特左右,而有机光伏的电压就只有1.2伏特。
在其他条件相当的情况下,有机光伏器件天生就自带20%左右的光电转换效率减成DEBUFF。
另一方面,激子平均扩散距离也很短,大约在10纳米左右。
这意味着绝大多数的激子在产生后,只能扩散10纳米的距离,再远的话,好不容易吸收太阳光产生的激子就会复合,重新变为光能或热能损失了。
这就是为什么有机太阳能电池,不能硅基、钙钛矿太阳能电池那样有效层采用平面异质结,而必须要用体异质结的原因。
因为只有形成了双连续的三相共混结构,保证各个相区中都有一个维度的尺度在10纳米的级别,才能确保产生的激子在被拆分和被电极收集前,不会大量复合。
一旦相区的尺度太大,比如超过20纳米,或是像平面异质结的100纳米以上,那么位于中央部分的有效层在吸光后产生的激子,还没来得及扩散到界面,就会因复合而消耗掉,导致有效层的中央区域成为死区,不会对器件效率的提升做出贡献,从而叠加一个?%的效率减成DEBUFF。
同样的,激子平均扩散距离短,也让有机太阳能电池器件不能做几百纳米厚的厚膜,只能制备有效层厚度在100纳米左右的薄膜。
100纳米的薄膜,可能只能吸收大约80%的太阳光,剩下的20%就直接透射损失掉了,如果能把膜做厚,比如做到300、500、800纳米,光吸收可能会达到99%以上,透射损失就可以基本忽略。
100纳米左右的薄膜有效层,再次让有机光伏器件叠加了一个20%左右的效率减成DEBUFF。
几个DEBUFF一同叠加下来,如果在传输层、界面、光反射等地方再损失一些,最终的器件效率就所剩无几……
这就是为啥根据SQ限制,单结太阳能电池的光电转换效率的理论极限在30%左右,而有机光伏领域实际上却只有12%左右,实在是拖后腿的地方太多……
不过,这些理论都是基于传统富勒烯体系的,也即只有给体材料吸收太阳光产生激子的体系。
对于现在正慢慢崛起的非富勒烯体系来说,受体材料也是会吸收太阳光的,许秋打算重拾这些太古测试手段,拿他开发出来的ITIC材料试试水,看能不能得到一些新的理论出来。
如果能够获得什么颠覆性的结论出来,再搭配着高器件效率作为印证,就有机会搞一篇大文章出来。
接下来,许秋继续介绍他从龚远江、卢长军、臧超军等人那边得到的收获,相对来说比较琐碎,就是他在听报告的时候,思绪碰撞,灵机一动,抓住的一些灵感。
这些灵感比较超前,都是现在组里没有尝试过的想法,包括:“将邬胜男的FNIC体系制备半透明器件”、“光吸收互补的多个体系制备叠层多结太阳能电池”、“有机光伏和钙钛矿光伏以非多结器件的形式制备”、“基于两种光吸收互补非富勒烯受体的三元器件”等等。
最后,许秋介绍了另外一个较为系统的工作,是来自徐正宏他们课题组的,也就是他们组是如何一步步不断优化,基于饶丹宁A单元结构的ADA非富勒烯受体分子,得到现在的IDTBR结构。
许秋还帮徐正宏展望了一番,之后可以进行“在BT单元上引入氟原子”、“将IDT末端的两个噻吩替换为苯环”、“在饶丹宁端基中引入氰基”等一系列的优化。
当然,他也只是随口一说,并没有自己做的意思,许秋现在能做的体系有十几个,已经够他消化一段时间的。
在许秋汇报的同时,魏兴思也一直认真的听着,之前火车上他只是简单的扫了几眼许秋的PPT,没有细看。
结果,魏兴思越听越心惊,虽然只有短短几页PPT,十几行的文字,但却凝聚了近十个研究方向的科研想法,按照他对这些科研想法的理解,其中半数之上的都有机会发表文章,不少的点子都有发一区文章的潜力。
这就是带许秋出去开会一天的收获吗,竟恐怖如斯……
魏兴思不由得回忆起许秋进入课题组后,这一年来的变化:
最开始,是许秋主动发邮件说要进课题组实习,当时的想法是终于盼来了一个免费的劳动力。
和许秋当面谈过之后,了解到许秋3.5的绩点,英语成绩也很好,有保研的打算。
初步判断如果好好培养一下,应该能贡献三四篇二区文章,运气好,可能能出一两篇一区文章。
然后,就顺手让陈婉清带着许秋熟悉各种实验,并让他接手了一个烂尾的校内项目,好像是关于柔性衬底的。
本来没太关注这事情,毕竟是个本科生嘛。
结果没过多久,他就把项目结题报告拿了出来,而且居然还被他发了一篇文章,文章也不差,没记错的话应该是一篇《大分子》。
接下来,许秋学会了聚合反应,自己独立开发出了PCE11,抢在了港大严虎课题组前面直接发了一篇AM。
当时的感觉,他应该是单纯的运气好吧,捡了个漏,这在科研领域虽然不多见,但也是有的。
再后来,打脸就来了,3D-PDI体系,许秋再次发表一篇NC,打破了PDI领域的世界纪录,做到了我当初想做却没有做到的事情。
虽然这个世界纪录很快又被韩嘉莹给超过了,但许秋如果只有运气的话,肯定没办法做到这一步。
他是真的有实力的,科研水平应该和年轻时候的我差不多吧……大概?
在这时候,我产生了让他做课题组小老板的打算。
最近,他又又又跨了领域,来到了ADA体系,并开发出了效率突破10%的ITIC体系,继续创造奇迹。
我也正式把他抬上了课题组小老板的位置上,并打算安排他毕业后出国访问两年,然后特聘回国来接我的班。
现在,看到他这科研想法层出不穷,仿佛就没有止境一般。
按照这个趋势,还让他接个锤子班,估计过不了几年,我就要跟着他混了……
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320 一个天堂一个地狱(求订阅)
许秋的汇报结束后,魏兴思的思绪回转,深吸一口气,带头鼓起了掌:
“总结的非常好,陈婉清你们几个,组会后找他要PPT,好好再学习一遍。”
“好~”四个妹子异口同声道。
韩嘉莹登场,她今天组会PPT的内容很是丰富,列举了她最近做的五个体系:
H1x体系的CM文章已经写好;PBDB-T:ITIC的体系,当前效率9.2%,是没有使用添加剂和后处理的结果,有希望进一步提高;H2x的体系已经成为ITIC的标准体系,效率最高可达10%以上;H3x体系,性能不佳;H4x体系,目前仍在合成中。
莫文琳已经在课题组群聊中,知道了许秋和韩嘉莹的关系,所以她对学妹有些关注,现在看到韩嘉莹现在这工作量,忍不住暗暗咂舌,这也太猛了吧。
“不错,不错,”魏兴思满意的称赞了两句,随后问道:“H22体系的这个工作,许秋你打算怎么处理?”
许秋不假思索道:“先发表PCE10:ITIC体系,报道8%的效率,然后再发表H22:ITIC体系,报道10%的效率。”
这是他之前已经拟定好的策略,这两个工作合在一起不足以发表一篇超AM级别的文章,但分开发却有机会得到两篇AM级别的文章,自然分开更为划算一些。
“嗯,可以。”魏兴思点点头,补充了一句:“按照Communication的格式写,尽快写好,然后投出去……许秋,韩嘉莹你们一人写一篇?”
不等许秋回复,韩嘉莹抢先说道:“魏老师,马上考试周要到了,我这学期还有两门课程,有一门是周数学老师的《材料制备与加工》,需要认真复习,所以……”
学妹这学期和之前的许秋一样,为了做实验翘了不少课,不过挂科还是不至于的,除了像《数学分析》、《物理化学》之类的高难度课程,大多数课程在考前突击一下,背一背课件,混个B、B-并不难,再怎么说,韩嘉莹可是从苏省高考进魔都综合大学的,妥妥的女学霸。
网传国内高考难度排行榜,苏省是最难的地狱模式,魔都是天堂模式,有手就行,苏省和魔都离得那么近,却一个天堂一个地狱,真是一把辛酸泪。
“那两个工作都交给我吧,”许秋接话道:“刚好莫文琳来到这边,我带着她熟悉一下各种表征测试、器件制备的流程。”
许秋说完,韩嘉莹下意识的看向莫文琳,发现对方也在看着她,两人的眼神在空中碰撞了几秒钟,似乎产生了火花,这才再次分开。
魏兴思敲着桌子,考虑了一会儿,说道:“可以,在第二篇H22的工作给她挂一个三作吧,然后把龚远江老师也放进来。”
许秋愣了一下,回应道:“好的。”他刚才忘记莫文琳是一个特殊的存在了,和课题组里的其他人不同,挂莫文琳的名字就得带龚远江,还真有点不好办呢。
莫文琳很是开心,10%的效率,这文章最差估计AM的子刊AEM的级别,很大概率能发AM、JACS这种级别的顶刊,在初入课题组的学习阶段,就能蹭一篇这样的工作已经很赚了。
不管怎么说,第三作者也是作者,出去也可以和其他人吹一波,我也是发过AM、JACS的人了,她之前有一篇一区三作,也只是一个普通的化学类一区期刊。
最后,邬胜男汇报,她上周主要和许秋学习了器件制备的方法,重复了许秋的ITIC体系,效率也可以达到10%以上,另外她的钙钛矿量子点的综述,撰写进度也达到了八成。
说起来,钙钛矿量子点现在组里都已经不做了,这个综述写的有点没必要,不过都快写完了,邬胜男也就索性硬着头皮写了下去。
之后钙钛矿量子点这个领域,只能再等来一个有缘人接盘了。
组会结束,魏兴思在考虑怎么安排莫文琳,她现在还没有正式的联合培养学生的身份,得九月份开学后才能办理,因此现在她的情况也类似于之前孙沃那样子的黑户。
孙沃是魔都土著,平常可以回家住,莫文琳家在川省,就需要解决住宿的问题。
‘好像之前拐人拐的有些仓促了,现在临时找短租房也不好找,住宾馆两个月又太贵了。’
思考了一会儿,魏兴思计从心来,说道:“邬胜男,我把她安排到你的寝室,暂住两个月,可以吧。”
“嗯……”邬胜男想了想,说道:“我个人倒是没有问题,就是我的寝室只有一个床铺,还有学校那边……”
学校给博士后分配的寝室,档次和博士一样,一个套间,三个或四个20平米的小房间,共用一个客厅、浴室和卫生间,每个小房间只住一个人.如果是硕士的话,就是两个人共住一个小房间。
“没关系,”魏兴思摆摆手道:“管你们北区宿舍的一个负责人我认识,至于床铺的问题,这几天我先安排莫文琳住在燕园宾馆吧,吴菲菲你在网上买张折叠床,还有床上用品几件套,然后弄好了莫文琳你再来这边住。”
严格意义上来讲,魏老师这般操作是违规的,不过眼下也没什么好办法,人都拐回来了,总不能再送回去……
本科宿舍每个宿舍楼下都有宿管阿姨,每天都查房,查违禁电器,查卫生打分,比较严一些,而北区的研究生宿舍楼下并没有宿管阿姨,都是由住宿部统一管理的,查寝频率可能每年也就几次,而且要查一般也是白天查,晚点回去的话,基本不会直接碰面。
魔都综合大学的校规还是比较宽松的,像是留宿他人,被抓到的话一般不会警告、记过,但肯定会通报批评,如果涉及金钱,比如把铺位卖给社会人士进行牟利,则会通报批评并收回学生的住宿权。
但每年都有几个人因此而被制裁,毕竟学校一两千一年的住宿费,在魔都,简直便宜到爆炸,比外面便宜了十倍不止,一两千这个价位能租到的房子,不合租的话大概率要么老破小,要么地下室。
随便倒卖一手,一年净赚大几千,上万块,对学生来说就是一笔巨款了,本科国奖也不过八千软妹币,研究生国奖也才两三万。
许秋之前还听说有人在套间里摆了一个麻将桌,十几个喜爱麻将的学生入股合资从网上买的,平常伪装成普通的桌子,玩的时候再摊开。
后来因为一伙人打麻将到太晚,影响了其他人睡觉,舍友中出了叛徒,这才被系里发现。
结果嘛,因为涉及到的人太多,没有被严肃处理,就每个人写了一份检查交给了系里,麻将桌也没有被没收,而是拉回到了一个魔都土著家里存放。
总的来说,学校对寝室这方面的管理还是比较宽松的,除非有人举报,一般也不会被抓到。
至于怎么防止被举报,就要搞好和舍友的关系了。
安排完莫文琳的事情,魏兴思从行李箱中取出几个礼盒,外包装画着“十八街麻花”,然后向吴菲菲说道:“你们拿一盒分着吃,剩下的两盒帮我给方光武和周数学送过去,我已经和他们讲过了。”
许秋暗中嘀咕了一句,都没注意,魏老师啥时候买的,不愧是你,PY王者。
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321 推开了一扇新世界的大门(求订阅)
开完组会,已经下午三点多,因为时间太晚了,所以有机光伏的众人没有选择去张疆做合成,都留在了邯丹校区。
韩嘉莹被派去给几位老师送礼,吴菲菲则带着莫文琳到燕园宾馆先安置下来,同时在网上购买了折叠床以及床上N件套,还办理了校外人员的临时一卡通。
陈婉清继续制备IEICO和IEICS体系的电池器件,她上午已经把准备工作做得差不多了,现在直接旋涂有效层,许秋和韩嘉莹顺便拜托她做了几片PCE10:ITIC、H22:ITIC、PBDB-T:ITIC体系的器件,作为重复性实验。
邬胜男没什么事情做,便对她的那篇钙钛矿量子点综述进行收尾。
许秋开始撰写文章,两个工作,一个PCE10:ITIC的体系,目标期刊AM,另外一个H22:ITIC,目标期刊JACS,组里现在还没有人发表过JACS,也不知道他能否拔得头筹,两个工作他都打算投稿篇幅较短的Communication格式。
说起来,AM是没有Article格式文章的,但是对文章篇幅限制不大,很多8页左右,7、8张图片的文章都能发Communication,许秋每次看到这种工作都想吐槽,字数都快5000+了,这玩意也叫Communication?
而JACS对于文章的篇幅限制比较严格,Communication一般在4页左右,Article一般在7页左右。
许秋的两篇工作的行文结构都很简单,主要卖点就是新材料、高效率。
故事也比较好讲,首先我们基于前期学姐的IDT-ICIN工作,将IDT的结构优化为IDTT,得到IDTT-ICIN,并命名为ITIC,这里介绍一下IDTT相对于IDT的优势,然后采用了PCE10基准给体材料,使得器件效率突破8%。
最后,在文章的结论和展望的地方埋个伏笔,表示ITIC和PCE10光吸收范围相近,之后计划进一步研究宽带隙的给体材料,与ITIC进行匹配。
这样就能顺利的引出第二个H22:ITIC的体系,一举将器件效率突破10%,和非富勒烯受体领域的效率世界纪录相当。
图片许秋打算只放四张最为关键的表征,包括分子结构、光吸收光谱和能级结构、GIWAXS光源测试、J-V特性曲线和EQE曲线。