周六一大早,许秋就满怀期待的进
模拟实验室,很快便拿到了新一波探索的结果。地址失效发送任意邮件到 Ltxs Ba@gmail.com 获取最新地址
他的第三代8系列3d-pdi分子,最高效率已经优化至8.43%,所用给体材料为p3tea,器件的加工溶剂为氯仿/二氯苯混合溶剂,其中二氯苯添加量为4.5%。
8.43%!
这下算是彻底打
了原来的世界纪录,7.92%,而且还向前迈了一小步。
另一方面,韩嘉莹的第二代b4t体系,最高效率为7.33%,所用给体材料为pce10,同样适用氯仿/二氯苯混合溶剂做为加工溶剂,其中二氯苯的添加量为8%。
学妹体系的效率提升相对来说少了一些,而且做到现在这一步,再向上优化的空间已经不大,大概率无法突
8%了。
不过,她的体系目前只是第二代,如果从最开始的pdi分子引
硒原子,合成类似许秋的第三代产物,效率突
8%,甚至做到更高,还是有不小的可能
的。
想到这里,许秋不禁暗自嘀咕,不会自己刚
纪录后没过几天,就被学妹把菊花给
了吧,毕竟他的第二代8系列的效率也不过6%左右,学妹这都7.3%了,再迭代一次,岂不是要上天。
转念一想,要是被真被
了,那就再给她
回来,一
还一
嘛。
总结完他和学妹的实验结果,许秋看向了学姐的体系。
她的两种ch1、ch2受体材料,已经遍历了模拟实验室中存在的十几种常用的给体材料。
虽然学姐把它们命名为了ch1和ch2,但许秋还是根据它们的分子结构,给予它们一个更加通用的名字,他觉得这样命名有时候会比较直观一些。
其中,ch1,中央以f8做为d单元,旁边连接两个1,3-茚二酮(in)作为a单元,故而被命名为f8-in;
同理,ch2被命名为idt-in。
首先是基于f8-in的体系,许秋瞄了眼效率。
上百个器件,上百种条件,一眼望去全是零蛋开
的。
最高0.3%……
怎一个大写的惨字了得。
其实,当许秋看到f8这个单元时,他对于f8-in体系的最高效率只有0.3%的结果就并不觉得奇怪了。
f8这个单元是非常古老的一种结构单元,大概可以往前追溯十几年,或许更久。
其中“f”代表芴单元,芴的别名二苯并五环,顾名思义,就是两个苯环中间夹着一个五元环,五元环中间有一个sp3杂化的碳原子,“8”代表这个sp3杂化的碳原子的侧链上连着两根8个碳原子的直链烷基。
芴是煤焦油的分离产物之一,背靠石油化工的化工原料,都是按吨来卖的,因此非常便宜。
而一个领域在早期发展的时候,自然是什么东西便宜,什么东西有现成的,就先拿来试一试,况且芴类材料还在光致发光领域有不小的成就。
据许秋所知,魏老师在漂亮国的时候,就研究过基于f8的聚合物给体材料,有pf8bt、pf8t2、pf8dtbt之类的。
然而,这类材料几乎没有流传到现在的。
无他,器件效率太低,全都扑街了。
互联网是有记忆的,科研圈一样是有记忆的。
十年过去,一个失败的体系,除非去刻意翻阅早期的相关文献,基本上就不会再找得到了。
至于陈婉清为什么重新选择f8这个体系,并将它用在有机光伏材料中,或许是受魏老师的影响,毕竟他回国前的科研经历肯定是传承下来一部分的,想让他的学生接力完成下去,就比如现在
给许秋和韩嘉莹负责的pdi系列。
又或许学姐只是再次展现了下……她的传统艺能。
时隔多年,f8这个体系重出江湖,却再次扑街。
历史总是惊
的相似啊。
学姐另外一个ch2体系的效率,令许秋感到有些讶异。
最高效率2.87%!
居然在首次测试时就接近3%,要知道a-d-a体系目前的最高效率不过才6%。
这要是再优化一下,把效率做到3%以上,加上a单元是新开发出的结构,也不差创新
。
综合下来,已经足以发一篇类似cm这样一二区
界的文章了,甚至努努力可以冲击一下afm、aem;
假如效率能再做高点,能做到4%、5%的话,am、jacs都有机会,前段时间许秋审稿的那个首篇3d-pdi体系的文章,效率也是4%,就发了jacs的。
“学姐终于从1%的泥潭里出来了,这是要发力了呀,她的一区文章梦大概率是要实现了。”
“难道是之前几次失败让给她积攒了不少
品,这次就突然
发了?”
“这个分子结构的设计上,似乎也有我的一部分影响。”
“不管怎么说,这总归是一件好事。”
许秋暗自琢磨了一会儿,开始仔细研究ch2的数据。
idt-in体系中,用到的d单元是idt结构,idt算是有机光伏领域近期兴起的一个结构,分子结构比较复杂,是由四个噻吩环和一个苯环以线
稠环连接,有四个侧链位点,中文英译名称为引达省并二噻吩类。
有趣的是,效率最高的体系中,采用的给体材料不是常见的窄带隙材料,比如pce10、p3tea之类的,而是一个少见的宽带隙的聚合物给体ftaz。
思考了一会儿,许秋便大概理解了原因,其中应该涉及了光吸收互补的问题。
对于传统富勒烯衍生物,以及非富勒烯pdi受体来说,光吸收范围通常在300-600纳米,属于宽带隙材料,因而与之匹配的给体材料,就要选择光吸收范围在500-800纳米附近的窄带隙材料。
而现在学姐合成的a-d-a类分子不同,可以通过调控d、a单元的结构,控制其光吸收范围。
比如这个ch2,颜色就是蓝黑色的,本身是一种窄带隙的材料,故而与之匹配的给体材料是宽带隙的为好,这样才能保证光吸收互补。
值得注意的是,尽管pce10和ch2均为窄带隙材料,它们的光吸收范围大幅度重叠,但基于pce10:ch2的体系,最高效率也能做到2.46%。
这样看来,pce10能成为近些年来有机光伏领域的标准给体材料,确实是有两把刷子的——
这材料的普适
确实够好,和大多数新开发出来的受体材料都能够适配,哪怕是光吸收不互补的。
毕竟其他
不似许秋一样,可以通过模拟实验系统大批量的尝试不同条件。
对许秋来说,只要他大方向把握的没问题,模拟实验室ii中花费一天的时间,就能够完成其他
一个月的工作量。
不得不说,系统在这方面还是非常给力的。
而对大多数研究者来说,通用的做法是选择一个底子不太差的体系,然后一条路走到黑,不断试错。
他们也很无奈,总不能一个体系做了半个月、一个月,然后突然换一个新的体系吧,沉没成本太高了。
因此,像pce10这样