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480 三星期时间,冲刺《自然》!(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,田晴汇报了自己的工作。

    她近期主要基于许秋投稿《科学》文章中的底电池、顶电池有效层材料,设计了若干种传输层组合下的有机光伏叠层器件,初步探索叠层器件的器件结构与界面电荷复合之间的关系,目前并没有什么进展。

    这回田晴实验上进展缓慢是可以理解的。

    因此这次的实验涉及到一种新的celiv测试方法,她也是一边学习一边实践的。

    理论方面的研究和解释,主要将由芬兰ronald团队进行。

    许秋这两周几乎没有做实验,专心码了两周的文章。

    之前缺少的实验数据,nim第三方检测的数据,已经由莫文琳到京城送样得到,光源数据,是在上周四测好的。

    现在数据已经齐全,文章也已经撰写完成。

    因此,在上周日的时候,两篇文章被相继投出。

    其中,一篇是y2体系,投了am。

    另一篇是y3-y5体系,投了ees。

    之所以这篇选择投ees,单纯是因为许秋好久没有投这个期刊了,索性就去投了一篇。

    am、jacs、ees、nc这几个材料领域的一区顶刊,也要雨露均沾嘛,当然,nc就算了,有些太贵了。

    而且,从严格意义上来讲,许秋手上并没有ees的一作文章,倒是有一篇和学妹一起共一的ees,不过他是排在第二位作者的。

    随后,许秋代韩嘉莹、邬胜男汇报了她们的部分实验结果。

    首先,学妹合成出来了l2、l6、s1两种给体材料,并基于这三种给体材料制备了有机光伏电池,器件性能基本重复出来了文献中的结果。

    同时,学妹还按照许秋的指示,对l2、l6材料进行改性,开发出了包括l2-f、l6-cl等在内的若干种给体材料。

    客观上来讲,韩嘉莹仅花费了大约两周的时间,就把这些新的材料都给肝了出来,工作效率确实很高。

    究其原因,一方面,有了l2、l6,再去开发l2-f、l6-cl这些新材料的话,就容易许多。

    因为优化的位点都是在bdt单元上,而氟取代或者氯取代的bdt单元是有现成材料的,不需要重新合成,所以相当于只用另外投一个stille偶合反应即可。

    另一方面,现在韩嘉莹长期专攻聚合物给体材料的合成,对给体材料的合成功底已经非常深厚,再加上应用了可以缩短反应时间的微波反应器,还有徐心洁这个本科生小帮手,学妹的工作效率得以大大的提升。

    原先投一个聚合反应,从投出反应到拿到产物,可能需要拖一周时间,现在速度快的话,最快两天就可以搞定。

    投反应1小时,反应时间8-12小时,甲醇、丙酮、正己烷索氏提取12小时,氯仿索氏提取12小时,真空烘干3小时,其他杂七杂八的事情花费8-12小时,共计48小时左右。

    不过,虽然材料是拿到手了,但还效率数据还没有做全,只有一个初步摸索的结果。

    其中,l6-cl和非y系列受体idic-4f材料结合,最高效率1387%,已经超过了原先的h4:idic-4f的体系。

    学妹并没有来得及将l6-cl等给体材料与y系列受体结合,制备器件。

    因为在现实中做器件还是比较麻烦的,不可能像许秋那样,直接开挂,批量化把所有体系都同步摸索一遍。

    所以研究者在模仿其他人的时候,通常会优先找结构类似的体系进行尝试,也就是所谓的控制变量法,讲求一个循序渐进。

    不然,没有参照的话,最终效率不管是涨了还是跌了,都不好解释。

    另外,博后学姐这两周来,基本上也把全部的精力都投入到帮许秋合成新的系列材料上了。

    毕竟,她之前近似的从许秋这边“白嫖”了两篇高档次文章,肯定是要还的,代价就是帮忙干活。

    最终,博后学姐开发出来了包括y11-y20等在内的一系列y系列受体材料,一共有十数种,每种差不多有50-100毫克的产量。

    和学妹类似,博后学姐也只进行了初步的器件性能摸索。

    不过,拿到手的结果却让她惊了个呆。

    性能最佳的h4:y18体系,效率居然有1657%!

    h4:y20体系的性能次之,效率也有1650%!

    之所以性能最佳的是y18,而非许秋模拟实验室中得到的y20,可能主要是因为博后学姐的重复性实验不足,数据波动性比较大。

    当时,邬胜男看到热腾腾刚出炉的1657%数据,暗自庆幸,还好自己之前14%的体系没有贪《自然》大子刊,不然估计得埋在自己的手里。

    看现在这个情况,二元单结体系,有接近17%的效率,一篇《自然》大子刊肯定是没跑了,甚至还有一定的几率,能够再次冲击一篇cns。

    邬胜男不禁感慨,许秋上篇《科学》投出去也没过多久吧,现在居然就又有一个新的体系能够达到cns的门槛。

    为什么我就想不到这样去优化呢?

    为什么我想到的优化就是“反向优化”?

    博后学姐陷入了短暂的自我怀疑,不过她很快就调整好了心态。

    因为按照她对许秋的了解,肯定不会亏待自己的,有道是“没有功劳,也有苦劳”。

    许秋吃肉,她喝口汤,多混几篇am之类的文章,也可以满足了。

    凭本事蹭到的文章,不寒碜。

    其实,魏兴思之前在收到许秋实验想法的时候,得知许秋打算一次性合成十数种y系列受体材料,也是有所疑虑的,担心一下子同时开展这么多实验,会不会“步子太大,扯到蛋”。

    毕竟,科研这东西,投入再多的人力物力,一旦方向走错了,最终的收益可能近乎于0。

    有人可能会说,怎么会是0呢?至少排除了一个错误选项嘛。

    但事实上,错误的选项可能有千千万万个,正确的选项只有那么零星的几个。

    就算排除了一个错误的选项,对于总量来说,依旧是不起眼的,因为分母足够大。

    不过,当时的魏兴思虽然有所疑虑,但还是坚定的对许秋予以了支持。

    因为不管怎么说,许秋有历史战绩作为支撑,所以还是值得魏兴思无条件去相信的。

    现在,魏老师在组会看到这样的结果,他知道自己当初做了一个明智的选择,笑的合不拢腿,翘着二郎腿,抖呀抖的。

    魏兴思想的更加深远一些:

    按照现在这个走向,仅仅是初步尝试,就已经达到1657%的效率了。

    如果还能做到更高,哪怕只提升了一点点,可以达到17%,也有不小的概率,能够再中一篇cns级别的文章。

    毕竟,现在这个是二元单结的体系,如果有望冲上17%的话,意义非凡。

    这表明,之后纯有机叠层器件的效率可以冲到更高,就连20%这个大门槛甚至都有机会跨越!

    如果真的能上20%,有机光伏领域将迎来一番蜕变,自己的课题组也将成为荣耀殿堂中的最璀璨的那一位。

    因为不论是有机光伏、钙钛矿光伏,还是硅太阳能电池,光电转换效率都是有极限的。

    根据肖特基极限理论,这个效率极限理论值大约在30%左右。

    而实际上的效率值,一般做不到理论那么高,20%出头就已经非常逼近极值了。

    比如,现在非常火热的钙钛矿光伏器件,效率冲到了23%、24%左右,想要更近一步,就难以实现。

    这也是不少人转而去做二维钙钛矿的原因,因为原先的道路没什么提高的空间了,而自己的课题组又不能停工不干活,那就只能创造新的领域,继续研究(水文章)了。

    硅基太阳能电池,研究者们做了40多年,现在效率也是卡在了26%、27%的样子。

    如果有机光伏能够达到20%,其实和23%、26%的差距已经非常小了。

    之后,要是能够解决有机光伏成本、稳定性等一系列问题,有机光伏未尝不能实现商业化,从当下处于统治地位的硅基太阳能电池中分走一部分蛋糕。

    魏兴思想起了之


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