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256 找不到的“目标”(求订阅)

我有科研辅助系统作者:肥美的韭菜 2021-04-23 07:40
    接下来,轮到陈婉清汇报。

    上周组会的时候,她和孙沃还是“难兄难弟”,现在就完全不一样了。

    因为她在周五的时候,拿到了许秋帮她做的器件数据,pce10:idt-icin体系的最高效率,已经达到了381%,直逼4%。

    数据在手,整个人瞬间硬气了不少。

    再加上她还补充了基础的光吸收光谱、荧光光谱等测试,组会ppt的页数直接达到了八页之多,工作量上也没的说。

    魏兴思也是有些意外,之前陈婉清连续一个多月在组会上都是在展望未来,在列着实验规划,几乎没有进展,他对陈婉清a-d-a体系的器件性能,还停留在1%的光电转换效率,没想到现在突然就接近4%了。

    见到她这次没有放展望部分,魏兴思好奇问了一句:“之后有什么打算?”

    陈婉清自信的侃侃而谈:“我准备先把这个材料的基础表征完成,毕竟是一种新的结构,而且现在效率也不低,或许还能有优化的空间。而且,我注意到idt-icin这种材料的主要光吸收范围,是在500-800纳米之间,它和pce10给体材料是有很大重合的,我考虑要不要换个给体试试……”

    “更换给体材料,”魏兴思突然出声打断,“许秋,你有什么看法?”

    “我觉得陈婉清学姐的想法可行,可以换其他宽带隙的聚合物给体材料试试。”许秋回复道。

    周五就是他引导学姐先测了个光吸收光谱的,目的就是让她注意到给、受体光吸收范围重叠的问题,没想到她开窍的还是挺快的。

    魏兴思考虑了一会儿,点点头说道:“好啊,不过宽带隙的聚合物给体材料,毕竟不契合传统的富勒烯体系,本身种类就不多,你们查查几家光电公司,看看有没有商业化的渠道,不行的话就买单体自己合成。”

    许秋没有接话,他也觉得从长远的角度考虑,自行合成肯定是最佳的选择,但现在有机三人组各有分工,腾不出手来,总不能再去和吴菲菲抢人吧。

    陈婉清突然说道:“我记得之前深城那家光电公司送过来的聚合物给体小样里,好像有一种宽带隙的ftaz材料。”

    说完,她询问似的看向许秋,许秋装模作样的考虑了几秒钟,附和道:“应该是有的,等下回去找找看。”

    “如果有现成的材料那最好了,”魏兴思笑了笑说道:“当然,主要精力还是要放在pce10体系,看能不能把光电性能再往上提一提,效率最好能做到5%以上,这样可以试着冲击一下am或者jacs。”

    许秋“嗯”了一声,表面点头回应,内心则默默吐槽着,‘pce10体系破5%的难度可不小,但ptaz体系现在都已经突破5%,达到548%了,甚至有机会破6%,打破现阶段a-d-a体系的世界纪录。’

    不过,他也能理解魏老师的想法。

    对魏老师来说,ptaz是一个陌生的体系,虽说它和idt-icin光吸收互补,理论上光电性能上限更高一些,但实际上是怎么样的,只有等到光伏器件制备出来、测试完毕才知道,而pce10体系则是已经被验证过性能的体系。

    毕竟,有效层的光吸收性能,并不是影响器件光电性能的唯一因素,只是相较于能级结构、共混形貌、电荷输运这些比较“虚”,比较微观的概念,光吸收性能比较“实”,比较直观,直接测试材料的光吸收光谱就能够得到。

    实际上,光吸收性能主要决定了器件光电转换效率的上限,根据肖克利·奎伊瑟效率极限理论,无机体系的单结太阳能电池,当光电材料的禁带宽度大约为12-14电子伏特时,光电转换效率最高,上限大约为33%,此时,电池器件可以吸收波长小于1000纳米的光,覆盖了大半的太阳光谱。

    而有机光电材料由于激子吸收的特性,材料的光吸收性能随光波长的变化曲线为峰状曲线,存在主要光吸收范围。

    比如,禁带宽度约16电子伏特的有机聚合物给体pce10材料,主要光吸收范围大约是550-750纳米,对小于550纳米的光,吸收能力就比较弱,也因此它是偏蓝紫色的。

    再比如,非富勒烯受体pdi材料,禁带宽度约21电子伏特,主要光吸收范围大约是400-600纳米,几乎不吸收红橙光,所以就是红橙色的。

    在不考虑其他因素时,对于16电子伏特的光电材料,假如是无机材料,主要光吸收范围为小于750纳米,效率理论极限为30%左右;

    假如是有机材料,如果是光吸收互补的体系,比如主要光吸收范围在300-750纳米,效率上限可能轻微下降,保持在28%左右;

    但如果光吸收不互补,主要光吸收范围在500-750纳米的话,效率的上限还会进一步下降到25%。

    当然,这里的28%、25%只是举例,套用不同的理论模型,计算出来的结果也不同。



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