388 哇，世界纪录又被我打破了呢（求订阅）（2/2）
《我有科研辅助系统》作者：肥美的韭菜 2021-04-23 07:40
只要面子，没有里子”差不多，就比如50%的avt配上1%的pce，没什么太大的意义，光伏器件最终还是得回归到效率的比拼上。
目前，性能最好的一个工作是基于pce10:pcbm的半透明器件，效率只有7%，avt也只有25%，他们采用的电极是薄层的10纳米银电极。
正式实验的时候，许秋尝试了三种薄层电极，分别是常用的金、银、铝，以pce10:ieico-4f和pce10:fnic-4f两个体系作为标样，制备了不同厚度金属电极的器件，从5纳米到正常的100纳米不等。
最终的结果，以pce10:ieico-4f体系为例。
电极厚度在100纳米条件下，金、银、铝电极，器件最高效率分别为123%、124%和125%，三种电极的器件效率相当。此时器件的avt约为0，即器件几乎完全不透过可见光。
50纳米条件下，最高效率分别为120%、121%和120%，三种电极的器件效率仍然相当。此时器件的avt同样约为0。
30纳米条件下，最高效率分别为108%、110%和62%，三种电极的器件效率产生分化，其中金、银作为电极的器件，效率衰减不明显，而铝作为电极的器件，效率衰减比较严重。此时器件的avt达到了5%-10%，可见光有部分可以透过，可以模模糊糊的看到器件背后的东西。
20纳米条件下，最高效率分别为94%、102%和0%，金、银作为电极的器件，效率衰减仍不明显，而铝作为电极的器件，已经断路。此时器件的avt达到了10%-20%，可见光有部分可以透过，可以模模糊糊的看到器件背后的东西。
10纳米条件下，最高效率分别为80%、90%和0%，金、银作为电极的器件，也开始发生分化，银电极的器件效率更高。此时器件的avt达到了20%-40%，可见光有较大的一部分可以透过，可以较为清楚的看到器件背后的东西。
5纳米条件下，最高效率分别为53%、12%和0%，金电极器件仍然能保持一定的器件效率，而银电极器件效率直接跳水，接近于断路。此时器件的avt达到了30%-45%，可见光有较大的一部分可以透过，可以很清楚的看到器件背后的东西。
另外，电极厚度降低的过程中，器件的效率衰减主要是因为短路电流密度降低所致，开路电压、填充因子两项参数几乎保持不变。
针对这些实验现象：
小学生的水平，能够得出比较简单的结论。
哇，世界纪录又被我打破了呢。
这也很正常，以许秋现在手中拥有的资源，不选择某个细分领域也就罢了，一旦选择了某个领域，那也就标志着这个细分领域的世界纪录就要易主了。
毕竟，他现在已经暂时成为有机光伏这个大领域的领路人。
中学生的水平，可以稍微往深想一想。
制备半透明器件，铝电极就是个垃圾，电极还没等达到半透明呢，器件就已经扑街了。
大学生的水平，再往深想一想。
当前的体系选用银电极比较好，在10-20纳米比较合适的区间内，器件性能都是最佳的那一个，这或许和他是导电性能最好的金属材料有关。
硕士生的水平，再再再往深想一想。
金电极在5纳米的厚度下，性能反超了银，这说明金属电极能否在薄层状态下导电，密度可能是一个非常关键的因素。
因为金的密度是1932克每立方厘米，银的密度是1049克每立方厘米，而铝只有270克每立方厘米。
金属导电的实质，是金属原子之间通过形成“电子气”来传导电子，这里导电有个前提条件，那就是金属原子之间要连续，不能有太多的缺漏。
在金属膜比较厚的时候，密度小一些也无所谓，反正可以近似实现紧密堆积，就算偶尔有缺陷，旁边也有其他的金属原子兄弟可以代为传递；
而当金属层比较薄的时候，密度小的金属材料在蒸镀时，就会更容易出现不均匀、不致密的现象，这时产生了缺陷，结果旁边没有金属原子兄弟帮忙了，那导致无法顺畅的传导电子，从而造成断路。
博士生的水平，还能再再往深想一想。
相较于不透明的金属电极，半透明金属电极造成器件性能损失的一个主要来源，是电极导电率的下降，直接影响电极收集电荷的能力，从而造成短路电流密度的降低，最终导致器件效率的衰减。
但还有另外一个性能损失的来源，那就是来自不透明金属电极的二次反射光会变少。
这个该怎么理解呢？
当太阳光入射一个光伏器件表面后，有一部分光会直接反射、散射损失掉，有一部分会转化为热能损失掉，在这之后的太阳光会到达有效层。
有一部分到达有效层的光会被有效层吸收，形成激子，之后拆分输运，形成电流，而还有一部分则会穿过有效层，到达顶电极的位置。
假如顶电极是100纳米厚的金、银、铝，也就是不透光的，因为金属会反射光，就会让这一部分透过有效层的光重新回到有效层，也就是所谓的“二次反射”，同样会对器件效率造成一定的贡献。
而现在金属电极变得半透明了，这部分光就会部分发生“二次反射”，部分穿过金属电极损失掉。
到了许秋的水平，他将上述这些整合了起来，想到了一种多层的薄层电极结构。
这种薄层金属的结构，是先蒸镀一层薄薄的相对比较致密的金，比如一纳米厚度，然后再往上蒸镀导电性能更好的银，比如10-20纳米。
这样的结构，可以产生的预期效果就是：
超薄的金层提供了致密的成核中心，从而降低银膜向传输层和有效层中的渗透厚度，提高银膜在低厚度下的均匀性，保证连续银膜的形成，从而得到兼具高透射率和低电阻的薄层金属电极。
当然，分析归分析，具体结果如何，还是得用实践来证明一切。
ps：今天万字三更，第二更、第三更分别在7、16点。
目前，性能最好的一个工作是基于pce10:pcbm的半透明器件，效率只有7%，avt也只有25%，他们采用的电极是薄层的10纳米银电极。
正式实验的时候，许秋尝试了三种薄层电极，分别是常用的金、银、铝，以pce10:ieico-4f和pce10:fnic-4f两个体系作为标样，制备了不同厚度金属电极的器件，从5纳米到正常的100纳米不等。
最终的结果，以pce10:ieico-4f体系为例。
电极厚度在100纳米条件下，金、银、铝电极，器件最高效率分别为123%、124%和125%，三种电极的器件效率相当。此时器件的avt约为0，即器件几乎完全不透过可见光。
50纳米条件下，最高效率分别为120%、121%和120%，三种电极的器件效率仍然相当。此时器件的avt同样约为0。
30纳米条件下，最高效率分别为108%、110%和62%，三种电极的器件效率产生分化，其中金、银作为电极的器件，效率衰减不明显，而铝作为电极的器件，效率衰减比较严重。此时器件的avt达到了5%-10%，可见光有部分可以透过，可以模模糊糊的看到器件背后的东西。
20纳米条件下，最高效率分别为94%、102%和0%，金、银作为电极的器件，效率衰减仍不明显，而铝作为电极的器件，已经断路。此时器件的avt达到了10%-20%，可见光有部分可以透过，可以模模糊糊的看到器件背后的东西。
10纳米条件下，最高效率分别为80%、90%和0%，金、银作为电极的器件，也开始发生分化，银电极的器件效率更高。此时器件的avt达到了20%-40%，可见光有较大的一部分可以透过，可以较为清楚的看到器件背后的东西。
5纳米条件下，最高效率分别为53%、12%和0%，金电极器件仍然能保持一定的器件效率，而银电极器件效率直接跳水，接近于断路。此时器件的avt达到了30%-45%，可见光有较大的一部分可以透过，可以很清楚的看到器件背后的东西。
另外，电极厚度降低的过程中，器件的效率衰减主要是因为短路电流密度降低所致，开路电压、填充因子两项参数几乎保持不变。
针对这些实验现象：
小学生的水平，能够得出比较简单的结论。
哇，世界纪录又被我打破了呢。
这也很正常，以许秋现在手中拥有的资源，不选择某个细分领域也就罢了，一旦选择了某个领域，那也就标志着这个细分领域的世界纪录就要易主了。
毕竟，他现在已经暂时成为有机光伏这个大领域的领路人。
中学生的水平，可以稍微往深想一想。
制备半透明器件，铝电极就是个垃圾，电极还没等达到半透明呢，器件就已经扑街了。
大学生的水平，再往深想一想。
当前的体系选用银电极比较好，在10-20纳米比较合适的区间内，器件性能都是最佳的那一个，这或许和他是导电性能最好的金属材料有关。
硕士生的水平，再再再往深想一想。
金电极在5纳米的厚度下，性能反超了银，这说明金属电极能否在薄层状态下导电，密度可能是一个非常关键的因素。
因为金的密度是1932克每立方厘米，银的密度是1049克每立方厘米，而铝只有270克每立方厘米。
金属导电的实质，是金属原子之间通过形成“电子气”来传导电子，这里导电有个前提条件，那就是金属原子之间要连续，不能有太多的缺漏。
在金属膜比较厚的时候，密度小一些也无所谓，反正可以近似实现紧密堆积，就算偶尔有缺陷，旁边也有其他的金属原子兄弟可以代为传递；
而当金属层比较薄的时候，密度小的金属材料在蒸镀时，就会更容易出现不均匀、不致密的现象，这时产生了缺陷，结果旁边没有金属原子兄弟帮忙了，那导致无法顺畅的传导电子，从而造成断路。
博士生的水平，还能再再往深想一想。
相较于不透明的金属电极，半透明金属电极造成器件性能损失的一个主要来源，是电极导电率的下降，直接影响电极收集电荷的能力，从而造成短路电流密度的降低，最终导致器件效率的衰减。
但还有另外一个性能损失的来源，那就是来自不透明金属电极的二次反射光会变少。
这个该怎么理解呢？
当太阳光入射一个光伏器件表面后，有一部分光会直接反射、散射损失掉，有一部分会转化为热能损失掉，在这之后的太阳光会到达有效层。
有一部分到达有效层的光会被有效层吸收，形成激子，之后拆分输运，形成电流，而还有一部分则会穿过有效层，到达顶电极的位置。
假如顶电极是100纳米厚的金、银、铝，也就是不透光的，因为金属会反射光，就会让这一部分透过有效层的光重新回到有效层，也就是所谓的“二次反射”，同样会对器件效率造成一定的贡献。
而现在金属电极变得半透明了，这部分光就会部分发生“二次反射”，部分穿过金属电极损失掉。
到了许秋的水平，他将上述这些整合了起来，想到了一种多层的薄层电极结构。
这种薄层金属的结构，是先蒸镀一层薄薄的相对比较致密的金，比如一纳米厚度，然后再往上蒸镀导电性能更好的银，比如10-20纳米。
这样的结构，可以产生的预期效果就是：
超薄的金层提供了致密的成核中心，从而降低银膜向传输层和有效层中的渗透厚度，提高银膜在低厚度下的均匀性，保证连续银膜的形成，从而得到兼具高透射率和低电阻的薄层金属电极。
当然，分析归分析，具体结果如何，还是得用实践来证明一切。
ps：今天万字三更，第二更、第三更分别在7、16点。