第六十四章 意外来客
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原来，许秋在旋涂钙钛矿薄膜的时候，他的注意力都集中在怎么去除出现的白雾，获得均匀的光滑薄膜上，而忽略了制备传输层与有效层的差别。
钙钛矿有效层薄膜的厚度通常在200纳米以上，而一般传输层材料的厚度则在5-50纳米之间为宜。
早期的有机太阳能电池是没有传输层的，后来研究者们发现，引入传输层有助于电荷输运，提升器件光电性能，这才开始使用传输层。
但是当传输层厚度过高时，同样会增加电荷复合的可能性，从而造成器件效率的降低。
这也解释了为什么不涂传输层，器件的性能反而比涂了钙钛矿传输层的更高，而且后者性能随着转速的提高而提高。
一切都是因为许秋把钙钛矿薄膜涂的太厚了。
…………
回到寝室，许秋和陶焱打了声招呼，便躺在床上，进入模拟实验室。
模拟实验室内的溶液还保持着上次他离开时的状态，不用担心出现溶液变质的问题。
在白天的实验中，4#样品的效率最高，所以它可能是四种钙钛矿材料中，最适合做传输层材料的。
许秋索性直接配制了5毫升10%质量分数的4#样品的溶液，作为母液。
之后可以直接将其稀释得到其他浓度的溶液。
和有机聚合物材料不同，钙钛矿材料是小分子，溶解起来比较快，得到的浓度也比较准确，所以调节浓度很容易。
溶液配制过程中，他也在摸索模拟实验室的0.5-2倍速功能。
他发现开启倍速功能后，除了意识以及他的‘身体’以外，其他的所有实验仪器均可处于倍速状态。
在进行称量药品等精细操作时，他可以将时间速率调节为0.5倍，提高操作的准确性。
而在超声清理等需要等待的时候，可以将时间速率调节为2倍，加速实验进程。
消耗的积分是按照现实时间计算的，开启2倍速时，一现实小时消耗200积分。
此外，他还可以将时间流速的改变，划定在指定空间内。
比如，他能够让超声波清洗仪处于2倍速，而手套箱处于0.5倍速。
至于消耗的积分，则是取整个空间中的最大倍速，也就是说只要有仪器开启了2倍速，就按照2倍速的积分进行消耗。
一番体验后，许秋对这个功能非常满意。
接下来，他准备进行实验。
为了提高实验效率，许秋准备只做以4#样品为传输层材料的器件。
他没有打算做PEDOT标样以及不涂传输层的样品，这也是他对自己的操作有信心。
首先，配制溶液。
白天做的是10%质量分数的浓度，转速是2000-4000r.p.m.，得到的薄膜厚度明显太高了。
许秋将其浓度调整为1%、2%、3%、4%和5%的质量分数。
然后是转速。
许秋统一设定为5000r.p.m.。
这基本上是匀胶机的安全转速上限，再增加转速，基片在高速旋转的过程中就可能飞出去。
一般情况下，要得到同样厚度的薄膜，高浓度高转速条件下得到的质量较好，因为浓度比较好调节，所以就没有必要再改转速了。
最后是控制反溶剂滴加的间隔时间。
白天实验粗测结果是5秒间隔不会出现白雾。
许秋又额外设置了4秒、4.5秒、5.5秒和6秒四档。
这样，一共有5*5=25种条件。
确定了实验条件后，许秋启动2倍加速，使溶液快速溶解。
…………
旋涂钙钛矿传输层、有机有效层。
蒸镀钙、铝电极。
准备测试。
许秋在测试时，第一片一般都会拿标样测试，或者拿心里觉得最有希望的样品测试。
测标样是为了判断这批器件的整体性能大概怎么样，如果标样比平均值低，那么整批器件的性能可能也是低于平均值的。
不过这批他没做标样，也不知道哪个条件比较好，完全是未知的探索，所以他就随便拿了一个样品，“1%，5s”。
测试后，得到效率为8.66%。
看到这个结果，许秋松了一口气。
这说明自己的推断是正确的，之前确实是涂的太厚了。
钙钛矿材料可以作为传输层，至少是比不涂传输层的性能要好。
只是，效率还没有到10%，可能是这个浓度下的薄膜太薄了吧。
他选了“2%，5s”的样品，继续测试。
果然效率提高了，达到了9.37%。
……
测试完其余23个样品。
最终，“3%，5.5s”样品的性能最佳。
效率可达10.24%，与PEDOT基准器件的效率相当。
离开模拟实验室，许秋看了下时间，都快十二点了。
今天又忘记去公共浴室洗澡，只能再去楼道冲凉了。
冰冷的水柱击打在身上，许秋非但不觉得冷，还觉得很兴奋。
他在心中盘算明天的实验计划：
可以进一步拓宽调控范围，比如溶液浓度为2.5%、3%、3.5%，转速不变。
此外，另外三个溶液体系，也可以做一做，虽然能超越4#样品的几率不大，但说不定会有奇迹呢。
…………
第二天，许秋前往实验室，惊讶的发现实验室没有人。
刷一卡通打开门禁，他看了下手机，才发现今天是周六，课题组不上班。
不过，既然来都来了，那么便做实验呗。
而且，周六好啊，没人和他抢手套箱。
他按照昨天的想法开始实验，中午就在外面的办公桌点外卖吃。
并没有出乎意料之外的结果。
1、2、3#样品性能都不如4#。
其中，2#样品还可以，最高效率也有9.6%了，但是没破10%，终究是差了点意思。
这一批次的标样效率是10.10%，而4#样品中最高效率达到了10.46%，条件是2.5%的浓度，5000r.p.m.转速，5.5秒间隔时间。
其实，标样器件如果像实验组中这样精细调控制备条件的话，效率可能还能更高一些，但是没必要。
这也是业界潜规则了，在两者性能相当的情况下，把实验组做的比对照组稍高一些，哪怕没高多少，只是0.3%，看起来也会舒服很多。
就在性能测试进入尾声的时候，许秋听到外面有人过来的声音。
似乎不是魏老师的脚步声，那会是谁呢？
原来，许秋在旋涂钙钛矿薄膜的时候，他的注意力都集中在怎么去除出现的白雾，获得均匀的光滑薄膜上，而忽略了制备传输层与有效层的差别。
钙钛矿有效层薄膜的厚度通常在200纳米以上，而一般传输层材料的厚度则在5-50纳米之间为宜。
早期的有机太阳能电池是没有传输层的，后来研究者们发现，引入传输层有助于电荷输运，提升器件光电性能，这才开始使用传输层。
但是当传输层厚度过高时，同样会增加电荷复合的可能性，从而造成器件效率的降低。
这也解释了为什么不涂传输层，器件的性能反而比涂了钙钛矿传输层的更高，而且后者性能随着转速的提高而提高。
一切都是因为许秋把钙钛矿薄膜涂的太厚了。
…………
回到寝室，许秋和陶焱打了声招呼，便躺在床上，进入模拟实验室。
模拟实验室内的溶液还保持着上次他离开时的状态，不用担心出现溶液变质的问题。
在白天的实验中，4#样品的效率最高，所以它可能是四种钙钛矿材料中，最适合做传输层材料的。
许秋索性直接配制了5毫升10%质量分数的4#样品的溶液，作为母液。
之后可以直接将其稀释得到其他浓度的溶液。
和有机聚合物材料不同，钙钛矿材料是小分子，溶解起来比较快，得到的浓度也比较准确，所以调节浓度很容易。
溶液配制过程中，他也在摸索模拟实验室的0.5-2倍速功能。
他发现开启倍速功能后，除了意识以及他的‘身体’以外，其他的所有实验仪器均可处于倍速状态。
在进行称量药品等精细操作时，他可以将时间速率调节为0.5倍，提高操作的准确性。
而在超声清理等需要等待的时候，可以将时间速率调节为2倍，加速实验进程。
消耗的积分是按照现实时间计算的，开启2倍速时，一现实小时消耗200积分。
此外，他还可以将时间流速的改变，划定在指定空间内。
比如，他能够让超声波清洗仪处于2倍速，而手套箱处于0.5倍速。
至于消耗的积分，则是取整个空间中的最大倍速，也就是说只要有仪器开启了2倍速，就按照2倍速的积分进行消耗。
一番体验后，许秋对这个功能非常满意。
接下来，他准备进行实验。
为了提高实验效率，许秋准备只做以4#样品为传输层材料的器件。
他没有打算做PEDOT标样以及不涂传输层的样品，这也是他对自己的操作有信心。
首先，配制溶液。
白天做的是10%质量分数的浓度，转速是2000-4000r.p.m.，得到的薄膜厚度明显太高了。
许秋将其浓度调整为1%、2%、3%、4%和5%的质量分数。
然后是转速。
许秋统一设定为5000r.p.m.。
这基本上是匀胶机的安全转速上限，再增加转速，基片在高速旋转的过程中就可能飞出去。
一般情况下，要得到同样厚度的薄膜，高浓度高转速条件下得到的质量较好，因为浓度比较好调节，所以就没有必要再改转速了。
最后是控制反溶剂滴加的间隔时间。
白天实验粗测结果是5秒间隔不会出现白雾。
许秋又额外设置了4秒、4.5秒、5.5秒和6秒四档。
这样，一共有5*5=25种条件。
确定了实验条件后，许秋启动2倍加速，使溶液快速溶解。
…………
旋涂钙钛矿传输层、有机有效层。
蒸镀钙、铝电极。
准备测试。
许秋在测试时，第一片一般都会拿标样测试，或者拿心里觉得最有希望的样品测试。
测标样是为了判断这批器件的整体性能大概怎么样，如果标样比平均值低，那么整批器件的性能可能也是低于平均值的。
不过这批他没做标样，也不知道哪个条件比较好，完全是未知的探索，所以他就随便拿了一个样品，“1%，5s”。
测试后，得到效率为8.66%。
看到这个结果，许秋松了一口气。
这说明自己的推断是正确的，之前确实是涂的太厚了。
钙钛矿材料可以作为传输层，至少是比不涂传输层的性能要好。
只是，效率还没有到10%，可能是这个浓度下的薄膜太薄了吧。
他选了“2%，5s”的样品，继续测试。
果然效率提高了，达到了9.37%。
……
测试完其余23个样品。
最终，“3%，5.5s”样品的性能最佳。
效率可达10.24%，与PEDOT基准器件的效率相当。
离开模拟实验室，许秋看了下时间，都快十二点了。
今天又忘记去公共浴室洗澡，只能再去楼道冲凉了。
冰冷的水柱击打在身上，许秋非但不觉得冷，还觉得很兴奋。
他在心中盘算明天的实验计划：
可以进一步拓宽调控范围，比如溶液浓度为2.5%、3%、3.5%，转速不变。
此外，另外三个溶液体系，也可以做一做，虽然能超越4#样品的几率不大，但说不定会有奇迹呢。
…………
第二天，许秋前往实验室，惊讶的发现实验室没有人。
刷一卡通打开门禁，他看了下手机，才发现今天是周六，课题组不上班。
不过，既然来都来了，那么便做实验呗。
而且，周六好啊，没人和他抢手套箱。
他按照昨天的想法开始实验，中午就在外面的办公桌点外卖吃。
并没有出乎意料之外的结果。
1、2、3#样品性能都不如4#。
其中，2#样品还可以，最高效率也有9.6%了，但是没破10%，终究是差了点意思。
这一批次的标样效率是10.10%，而4#样品中最高效率达到了10.46%，条件是2.5%的浓度，5000r.p.m.转速，5.5秒间隔时间。
其实，标样器件如果像实验组中这样精细调控制备条件的话，效率可能还能更高一些，但是没必要。
这也是业界潜规则了，在两者性能相当的情况下，把实验组做的比对照组稍高一些，哪怕没高多少，只是0.3%，看起来也会舒服很多。
就在性能测试进入尾声的时候，许秋听到外面有人过来的声音。
似乎不是魏老师的脚步声，那会是谁呢？