只有把效率冲到一定程度,才能够去考虑更加深远的问题。
就好比,人吃饱了才会去追求精神方面的满足一样。
现在有机光伏领域还是处于饿肚子的状态,如果效率一直无法突破,最终的结果就是走向消亡,也就是饿死了。
只有吃饱了,比如效率突破18%、20%,可以和钙钛矿、硅基太阳能电池掰掰手腕了,这时候才能去考虑建立理论模型,解决工业化中可能遇到的各种问题。
这是一个循序渐进的过程。
想要一蹴而就,一下子突然就取得突破,这是几乎不可能实现的事情。
不止有机光伏领域是这样的,现今其他的科研领域也都是一样的,即使是热门的科研领域。
因为科技发展到现在,容易取得突破的领域基本上早就已经突破了,剩下的大多都是难啃的骨头。
有人说:“钙钛矿和石墨烯,两大领域养活了很多科研人”,“鸟屎掺杂石墨烯都能让它的性能变好”。
言下之意就是说:“这两个领域很容易水文章,也水了很多文章”。
他们说的确实有一定的道理。
可以看到的事实是,每年这两个领域都有很多CNS文章发表,AM、JACS之类的一区顶刊更是不计其数。
比如,曹某到现在研究石墨烯,已经发表了7篇《自然》。
但目前不论是钙钛矿还是石墨烯,却都还是停留在实验室阶段,无法实现产业化。
从这种意义上来说,确实是挺水的。
发了这么多顶刊,占用了这么多科研资源,却没有丝毫的实际产出。
但反过来想,如果人们都不去水文章,那这两个非常有潜力的领域也就无从发展。
“水”的背后,其实是科技大爆炸的时代已经过去,人类文明的科技进展陷入了停滞,或者说低速发展的境地。
原先需要100点数就可以点亮的科技树,现在可能需要100W点数才能点亮。
在这种情况下,即使科研从业人员的总能力值随着文明的发展,有所提高,比如提高了100倍,但点亮科技树消耗的时间却还是原来的100倍。
换言之,“水”只是发展缓慢的一个外在表现。
其实,换位思考一下也能知道,不论是国内,还是国际上,站在头部的科学家们,大概率还是对科研有所追求的,如果真的有能力取得关键性的突破,谁又会想去水文章呢。
看完魏老师发过来的文献,许秋又去wos网站上查了一下自己的几篇工作,现在已经到了2月份,应该会更新一次文章的信息。
结果发现,PCE11给体的AM文章,也就是许秋第一篇大满贯的文章,现在已经失去了热点文章的小火苗标识,不过仍旧保留了高被引的小皇冠。
这也很正常,毕竟PCE11材料的结晶性太强,和富勒烯受体适配度还可以,但和大多数非富勒烯体系的适配度不高。
而现在时代已经改变了,富勒烯对有机光伏领域长达近20年的统治已经结束,PCE11也就成为了“时代的眼泪”。
ITIC受体的AM文章,热点文章和高被引的标识均存在,而且被引用次数已经成功突破100次,达到了168次,被引用次数增长的非常快。
这主要是因为近期非富勒烯相关的文章呈现井喷态势,光SCI一二区的文章,在这一个月里就有近30篇被发表出来,如果算上魏兴思没有检索到的SCI三四区文章,这个数量只会更高,可能会超过50篇。
而现在发表的有机光伏领域文章,大多数都和ITIC相关,因此基本都会去引用许秋最早发表的ITIC文章。
另外,ITIC相关的《焦耳》综述,以及IDIC-4F受体的《自然·能源》的文章,均被评为热点文章和高被引文章,获得了小火苗和小皇冠标识。
同时,这两篇文章的实时被引用次数也均超过了两位数,增长速度同样非常的快。
这都是意料之中的事情,现在许秋和魏兴思已经成为了有机光伏领域的领军人物,发表出去的文章被其他课题组关注并引用的可能性非常高。
就算其他作者只从功利性的角度来考虑,如果发文章不去引用许秋文章的话,万一文章审稿的时候被发到了魏兴思这边,那不就尴尬了……
毕竟,不同审稿人的意见,在期刊编辑那边也是不同的,像是现在的魏兴思课题组审有机光伏领域的稿件,如果给出一个拒稿意见,基本上这篇文章就凉凉了。
把几个新出来的小火苗和小皇冠截图保存下来之后,许秋关闭了wos的网页。
几天后,模拟实验室中传来了一个非常大的好消息。
那就是经过一系列的侧链调控,最终诞生了三个效率突破17%的二元单结体系。
对应的受体材料名称分别为Y15、Y18和Y20,它们与J4给体材料结合制备出来的器件,最高效率分别可达17.17%、17.02%和17.40%!
最佳体系J4:Y20的效率,甚至反超了之前《科学》文章中叠层器件的最高效率17.36%!
具体来说,Y15、Y18、Y20都是对Y14进行侧链调控而得到的材料。
在初始Y14材料中,TT单元上的侧链为直链的十一烷基(C11),也就是十一个碳原子的直链饱和烷烃,氮原子上的侧链为2-乙基己基(EH),也就是8个碳原子的支链状饱和烷烃。
首先,Y15材料。
它相比于Y14材料,仅更改了TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),也就是九个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。
Y15体系器件性能获得小幅度的提升,许秋简单分析后,将其归因于“缩短侧链让受体分子堆砌更加容易实现,进而提升材料的电荷迁移率”。
当然,实际上影响的因素是比较复杂的,这是一个多因素共同影响下的平衡结果。
比如,许秋还合成了Y16材料,它相比于Y15材料,进一步缩减TT单元上的侧链,变更为直链的庚基(C7),也就是七个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。
Y16与J4材料共混后的器件性能,只有12.68%。
相较于Y14体系16%的效率,和Y15体系17%的效率,Y16体系效率下降幅度非常大。
Y16性能缩水的原因,一方面可能是侧链太短,导致材料的溶解性难以保证,比如Y14和Y15在常温条件下,可以配制15毫克每毫升的氯苯溶液,而Y16需要加热到80摄氏度以上,才能配制出同样浓度的溶液;
另一方面,可能也是侧链太短,导致分子堆砌的太过容易,GIWAXS结果中,Y16材料的结晶信号明显强于Y14和Y15,这就使得Y16材料的结晶性太强,难以与J4给体材料实现有效的共混,共混形貌较差。
其次,Y18材料。
它相比于Y14材料,仅更改了氮原子上的侧链,将其变更为了2-丁基辛基(BO),也就是12个碳原子的支链状饱和烷烃,TT单元上的侧链保持C11不变。
DFT模拟分析结果表明,Y14材料的分子骨架具有15度的扭转角,共平面性较差,而Y18材料分子骨架的扭转角只有5度。
因而,许秋将Y18材料性能的提升归因于“Y14材料TT单元上的EH侧链空间位阻比较大,使得Y14分子骨架共平面性较差,影响其电荷输运性能”。
最后,Y20材料。
它综合了Y15和Y18的优点,既将TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),又将氮原子上的侧链,变更为2-丁基辛基(BO)。
最终,Y20材料表现出器件性能上的突破,以及1+1>1的结果。
除了成功跨入17%俱乐部的Y15、Y18和Y20以外,还有一些其他“失败”的Y系列材料,比如刚刚的Y16材料就是一个例子,直接扑街到了12%。
这也表明,侧链的细致调控,对于Y系列材料最终器件性能的影响还是非常关键的。
从这一点来看,Y系列材料的调控过程和当初PCE11材料的调控非常的像,也都是主要针对于侧链的调控。
许秋顿时找到了一个能够合理自引那篇PCE11的AM文章的理由。
说实话,过年期间Y系列受体材料的摸索工作能够这么顺利,许秋也是稍微有些意外的。
想想当初,他开发出Y3材料,效率做到了14.8%,但想往上突破到15%,就像便秘一样,废了半天劲都上不去。
而现在,自从开发出Y12以后,短短半个月的时间,就直接把效率从15%冲上了17%。
不过,其实也可以理解。
科研这玩意,就和拉稀一样,只要找到关键点,最开始那一下出来了,后面就顺利多了,如同“灵感喷薄而出”一般。
当然,就像稀总会拉完,提升也都是有极限的。
比如,现在怎么把这个17.40%,继续向上突破达到18%,甚至更高,就相对比较困难了。
好在许秋现在手中的底牌还有不少。
在摸索Y系列材料的过程中,他为了对比方便,一直是把给体材料锁死为J4。
现在,他通过文献阅读,已经丰富了自己的给体库,有很多其他的给体材料可供选择。
包括之前从清北大学臧超军,中科院化学所卢长军,以及国家纳米科学技术中心李丹那边得到的L2、L6、S1几种材料,许秋都已经同步开发出了他们当前的材料,以及更新的材料版本。
这种做法,有一点像是南山必胜客的做法。
比如当初快乐网开发出来的快乐农场,眼看就要盈利了,结果南山必胜客也开发了一款南山农场,直接免费,然后就把快乐农场给弄死了。
不过,科研嘛,大家都是为了整个领域的进步,互相借鉴彼此的成果也是非常正常的事情。
论文发出来,就是为了让别人参考嘛,不然为什么要发表呢。
而且,许秋虽然在L2、L6、S1的基础上做出了一些修改,比如引入氟原子、氯原子等等,但并没有把材料名称进行大改,而是直接叫为L2-Cl、L6-F等等,还是比较给原作者面子的。
因此,接下来,摸索的重点,就是用这些新材料去和Y15、Y18和Y20进行排列组合。
除此之外,关于加工工艺,许秋这边还有各种精细优化的手段,包括溶剂添加剂、热退火、溶剂退火、真空放置、热旋涂、喷涂……
开拓了这么多方法,现在总有一款可以用的上。
总之,目标就是冲击18%!
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几天后的一个中午,许秋在家里吃中饭的时候,母亲白晓芬突然说道:“儿啊,今天下午舒艳阿姨朋友家里的孩子想要过来见见你,她高中是省城二中的,今年刚高考完,进了浙大……”
舒艳阿姨和母亲白晓芬的关系大概类似于闺蜜,前者在家乡步行街商场里面租了个小铺子,开了一家服装店,做着小生意。
许秋小时候还是经常能见到对方来自家串门的,不过,自从他高中去了省城读书,之后又考入魔都综合大学,就已经好些年没有见到过舒艳阿姨了。
对于她们的上门拜访,许秋并不排斥,他扒拉了一口碗中的焖面,随口问道:“噢,是男的,还是女的?”
“是闺女,她们老家也是我们这边的,算是老乡。”白晓芬在说“闺女”两字的时候,眼睛似乎都在放着光芒。
“行,那就见见呗。”许秋随意的点点头。
“我和舒艳阿姨讲一声……”说话间,白晓芬突然露出了一副莫名的笑容,看的许秋直发毛:“你什么时候领一个女朋友回家呀,浙大的这个姑娘我看着还不错,要不你和她好好的交流交流……”
许秋连忙摇头,并找了个借口:“……我现在都研一了,浙大这个才大一,差了四级呢,不合适吧。”
他和韩嘉莹在一起的事情,还没有和家里人说,倒不是许秋打算开鱼塘养鱼,主要还是怕母亲白晓芬唠叨:
作为母亲,在单身的时候,会催着赶紧找对象;当找到对象后,又会催着结婚;结婚了,还会催着要小孩……
不如索性晚一点讲呢。
“才差四级而已,”白晓芬驳斥了许秋的观点,一副锲而不舍的样子:“算上你早读书的两年,可能你们实际年龄也就差两三岁,还是合适的嘛……”
与母亲争辩是不可能胜利的,许秋选择岔开话题:“她们下午什么时候过来?”
“这个我还不清楚,我问下你舒艳阿姨。”白晓芬果然被转移了注意力,开始用手写输入法慢吞吞的发送消息。
许秋快速将碗中的焖面吃完,丢下筷子,溜入自己的卧室。
关上门后,远远听到白晓芬的声音:“她们下午三点多来——”
许秋隔空回应了一句:“好——”
大约下午三点半,门铃响起。
白晓芬起身开门招待,门外一共有三位来者。
其中,一位是舒艳阿姨,虽然几年没见,但许秋还能认出来对方,另外两位都是陌生人,看样子是母女俩个,大概率就是今天约好的访客。
许秋大致的打量了一番两位陌生人。
年龄小一些的妹子,收拾的非常的整齐,短发,颜值还算可以,有种邻家小妹的感觉,不知道是不是许秋的错觉,他感觉对方一进门就一直在盯着他看。
年龄大一点的母亲,着装也比较正式,看起来保养的不错,可能是专门的家庭主妇,或者从事着非体力工作。
像家乡这边比较落后的五线城市,很多家庭过的还是比较勉勉强强的,有不少甚至都没有脱贫。
比如,许秋高中进的是宏志班,里面就有接近半数的学生是贫困家庭出身的。