我有科研輔助系統(tǒng) 第四十一章 考試月(中)

第二周。

在上周，許秋初步探索了溶液濃度、旋涂手段對器件光電性能的影響。

這周他打算同時(shí)研究給體受體質(zhì)量比、溶劑添加劑以及退火對電池效率的影響。

因?yàn)槭窃谀M實(shí)驗(yàn)室，原料不要錢，所以許秋在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候也沒有太多顧慮。

首先是給體受體質(zhì)量比例。

根據(jù)文獻(xiàn)，大多數(shù)研究者給出的比例介于1:1到1:1.5之間，不過少數(shù)也有到1:2的。

許秋決定先跟著大多數(shù)人走，于是配置了3組溶液，保持溶質(zhì)總濃度在20毫克每毫升，給體受體質(zhì)量比例分別為1:1、1:1.3和1:1.5的溶液，各1.5毫升。

因?yàn)槠渲械?:1.3比例，給、受體用量不是整數(shù)，所以他提前計(jì)算好物料質(zhì)量，用標(biāo)簽紙貼在手套箱玻璃上。

其次是溶劑添加劑。

最常用的添加劑是1，8-二碘辛烷，簡稱DIO，是一種高沸點(diǎn)溶劑，可以延長溶液的成膜時(shí)間，改善共混薄膜的形貌。

此外，也有部分研究者使用其他溶劑添加劑，比如氯萘等。

許秋最終選擇DIO，他設(shè)置了3種條件，分別為不添加、按體積分?jǐn)?shù)添加1%和2%。

他在手套箱中找到DIO的試劑瓶，其內(nèi)部有銅粉作為穩(wěn)定劑，沉積在液體下方。

他先用一次性滴管避開試劑瓶底部，小心吸取大約100毫升的液體，轉(zhuǎn)移至2毫升離心管中待用。

等到剛才的3組溶液完全溶解后，許秋再將每組溶液等分為3瓶，每瓶0.5毫升，然后用移液槍依次加入0、5、10微升的DIO。

三組溶液就這樣變成了九組溶液。

接著是退火條件。

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，PTB7-TH體系一般不進(jìn)行溶劑退火，部分研究者會(huì)選擇熱退火操作。

所以許秋設(shè)計(jì)了兩種條件：不退火和120攝氏度熱退火15分鐘。

最后是轉(zhuǎn)速。

上次實(shí)驗(yàn)中的最佳轉(zhuǎn)速為3000r.p.m.，次一級的是2500r.p.m.，許秋決定繼續(xù)沿用這兩種轉(zhuǎn)速。

他計(jì)算了一下，一共3*3*2*2=36組條件。

要不是怕樣品數(shù)量膨脹到上百，許秋還想做更精細(xì)的調(diào)控。

不過就算這樣，36組，還是蠻多的。

他搖搖頭，不再多想，開始實(shí)驗(yàn)。

旋涂，完成。

蒸鍍機(jī)器每次最多只能蒸鍍25片基片，所以要分兩次進(jìn)行，完成。

測試，完成。

最高效率是9.88%。

對應(yīng)的樣品是“1.3，1，w/o，2500”，即PTB7-TH:PC[70]BM的質(zhì)量比例為1:1.3，溶劑添加劑DIO體積比為1%，2500r.p.m.轉(zhuǎn)速，不退火的條件下。

其他器件的效率則在5-9%之間波動(dòng)。

許秋將實(shí)驗(yàn)結(jié)果列表記錄到實(shí)驗(yàn)記錄本上，然后進(jìn)行總結(jié)：

第一，最佳質(zhì)量比例為1:1.3，且比例變化對光電性能影響不大。此項(xiàng)暫時(shí)不用更改。

第二，進(jìn)行退火操作，器件效率會(huì)提高或降低，不過效率波動(dòng)幅度較小，只有不到1%，這說明退火與否對器件光電性能的影響不大。此項(xiàng)暫時(shí)不用更改。

第三，溶劑添加劑對器件性能的影響較大，1%的添加量為最佳，如果增加至2%，效率會(huì)大幅降低。因此，需要對添加劑的添加量進(jìn)行更細(xì)微的調(diào)控。

第四，添加DIO的樣品，最佳轉(zhuǎn)速從3000變更為2500r.p.m.。因此，需要進(jìn)一步調(diào)節(jié)添加了DIO樣品的轉(zhuǎn)速。

總結(jié)過后，許秋產(chǎn)生了兩個(gè)疑問。

為什么僅有1%體積比的添加劑，就會(huì)對結(jié)果造成這么大的影響？

為什么最佳轉(zhuǎn)速發(fā)生變化？

思考了一會(huì)兒，他感覺腦袋有些暈，身體也在給他傳達(dá)疲憊的信號。

高強(qiáng)度的復(fù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)，節(jié)奏確實(shí)太快了，生活需要張弛有度。

許秋決定去校園里溜達(dá)一會(huì)兒。

逛著逛著，他想到今天剛好是周日，學(xué)姐應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)室吧，不如去看看她的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度吧。

…………

“咦，許秋，你怎么又來了。”陳婉清道。

“復(fù)習(xí)太累了，出來逛逛，順路看看學(xué)姐實(shí)驗(yàn)做的怎么樣了。”許秋道。

“還行吧，用了你的方法，果然聚合物溶解的很好，我做了一批器件，效率最高7.57%。”陳婉清猶豫了一下，說道：

“就是……出了點(diǎn)小小的意外。”

“意外？手套箱被你弄炸了？”許秋道。

“沒有那么夸張啦，”陳婉清道：“就是我把之前用氯仿配制的溶液，也放在加熱攪拌臺(tái)上了，90攝氏度的。”

“好吧，不過只有一毫升的溶液，應(yīng)該問題不大吧。”許秋道。

“確實(shí)問題不大，瓶子的質(zhì)量不錯(cuò)，”陳婉清道:

“當(dāng)時(shí)把它拿起來的時(shí)候，我從外觀看沒有發(fā)現(xiàn)什么異常，直到我用右手旋開瓶蓋時(shí)，沸騰的溶液瞬間噴出，我下意識(shí)的用橡膠手套檔了一下，結(jié)果本來黑色的手套現(xiàn)在變成藍(lán)色花紋手套了。”

“人沒事就好，”許秋想起了他來實(shí)驗(yàn)室的目的，便問道：

“學(xué)姐，現(xiàn)在做PTB7-TH，用的什么條件啊。”

陳婉清拿出實(shí)驗(yàn)記錄本遞給許秋，道：“條件都在上面了，自己看吧。”

許秋接過記錄本，發(fā)現(xiàn)學(xué)姐的最佳條件是“15毫克每毫升，給受體比例1:1，2000轉(zhuǎn)速，120度退火15分鐘。”

沒有寫溶劑添加劑，那應(yīng)該是沒有加。

許秋心想，要是直接提醒學(xué)姐改濃度或者改給受體的比例，就顯得有些刻意了。

不如從溶劑添加劑的方面提醒，學(xué)姐或許還能為自己解答之前遇到的兩個(gè)問題。

于是，他說道：

“學(xué)姐，我這幾天看PTB7-TH體系的文獻(xiàn)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)他們有人用溶劑添加劑，加了1%的DIO，效率就能提高很多，但加到2%，效率就會(huì)急劇降低，學(xué)姐知道是為什么嗎。”

“這幾天考試你還看文獻(xiàn)啊。”陳婉清道。

“現(xiàn)在每天看一個(gè)小時(shí)文獻(xiàn)，積少成多，感覺要學(xué)習(xí)的東西還很多。”許秋道。

“好吧，你的問題我正巧知道，溶劑添加劑的沸點(diǎn)比原溶劑要高，所以在旋涂成膜過程的最后階段，幾乎是只剩下溶劑添加劑的，所以哪怕是少量的添加劑也會(huì)對薄膜形貌造成巨大影響。

同理，添加量從1%到2%，看似只增加了1%，其實(shí)溶劑體積增大了一倍，那么濃度就會(huì)縮小一倍，自然造成的影響就會(huì)有顯著的不同。”

陳婉清說完，恍然大悟道：

“對哦，我也可以在配溶液的時(shí)候加點(diǎn)溶劑添加劑試試。”

許秋滿意的點(diǎn)點(diǎn)頭，一箭雙雕啊。