考試月第一周,許秋每天的日程,按照計劃有條不紊的進行著。
模擬實驗室。
繼續上周的實驗。
之前遇到的問題是有效層溶液應該熱涂還是冷涂。
許秋考慮了幾十秒后,他一拍腦門,做出決定:
既然不清楚哪個條件好,那便都試試看就知道了。
實驗結果會給出答案的。
他之前修讀過高分子化學,知道高聚物和小分子有很多不同之處。
對于高分子聚合物材料來說,它不是純凈物,而是由不同分子量的聚合物組成的混合物。
因此,研究者們難以對其中組分進行精確計量,只能通過實驗手段計算它的平均分子量。
通常用數均分子量、重均分子量、多分散系數來表征聚合物材料的分子量及其分子量的分布情況。
也因此,對于不同批次制備的高分子材料,它們的分子量、多分散系數都不同,那么性質自然就會有所差異,就算是同一批次的材料,彼此都會有細微的區別。
所以涉及到高聚物材料,摸索得到的實驗條件一般只對同一批次有效,如果換一個批次,那么最佳實驗條件就會改變。
好在學姐一次性買了500毫克的PTB7-TH,夠用幾個月,所以花費一些功夫摸索出最佳條件還是很有必要的。
結合文獻中其他研究者的實驗條件,許秋設計了自己的實驗方案。
他先是把上次稀釋過后的25#15#溶液,再次用移液槍加入833毫升氯苯溶劑,將其稀釋至10毫克每毫升,重新標記為25#10#,然后放置在90攝氏度的加熱攪拌臺上。
然后將10#溶液從加熱攪拌臺上取下,放在瓶架上等待其自然冷卻。
另外的15#和20#溶液,則不進行操作,仍然放在加熱攪拌臺上。
一共得到四組溶液,其中10#用于冷涂,15#、20#、25#10#用于熱涂。
12片基片,每組溶液采用3種轉速,暫定為1500、2000、2500r.p.m.。
為了減少實驗變量,他決定不加溶劑添加劑、不進行退火操作。
接著進行旋涂、蒸鍍、測試。
最終,這批器件的最高效率產生在“20#,2500”樣品,為8.22%。
其余所有樣品的效率值也均在7%以上。
完成實驗后,許秋將實驗結果記錄到實驗記錄本上,然后進行分析:
首先,當前實驗條件下,溶液濃度越高,光電性能越好。
其次,當前實驗條件下,冷涂法和熱涂法對器件性能的影響不大。
最后,共使用了12種實驗條件,但器件的光電性能波動變化較小,這說明PTB7-TH這種材料性能確實優異,對實驗條件的依賴性較低。這一點是和P3HT相比較的,他聽學姐說在她最早做P3HT的時候,完全參照文獻的實驗條件,器件效率卻只有1%不到。
對最佳效率8.22%這個數據,許秋還是比較滿意的,畢竟這是第一次嘗試。
雖說其他研究者的文章報道出的結果普遍在10%以上,甚至最高都做到了12.2%,但那是他們是經過不斷摸索,反復改進實驗條件后,得到的最佳性能。
之后,許秋基于上次的結果,改變轉速,又做了一批器件。
他制備了20#溶液在2500、3000、3500r.p.m.轉速下的樣品。
最高效率產生在“20#,3000”樣品,為8.40%。
…………
周日,許秋收到了學姐的消息,說PEN基片已經快遞到實驗室了。
許秋便跑了趟實驗室。
“咦,許秋,你怎么來啦。”陳婉清道。
“學姐不是說PEN基片到了,我就過來看看。”許秋道。
“我就是通知你一下,你現在又不做實驗,還不好好復習去。”陳婉清嘴上這么說著,但還是起身進入實驗室,將PEN基片取了出來。
許秋接過基片,仔細查看。
基片是卷起來的一大卷,彎折起來質感偏硬,它的表面是透明的,有一點點淡黃色,單面鍍有ITO,有ITO的那一面上覆蓋著一層可揭掉的塑料保護膜。
許秋呼喚系統:
“系統,可以只復制PEN基片,而不改變模擬實驗室內的其他物品嗎?”
可以。
“那復制吧。”
復制成功。
許秋突然想到,這樣豈不是可以把其他東西也帶到模擬實驗室來了。
不過仔細想想,好像也沒什么用,就算能帶進來也帶不出去,只是虛擬的罷了。
他將手中的PEN基片放回原處,問道:
“學姐,最近實驗順利嗎?”
“我最近準備做PTB7-TH的器件,但是這東西好像不太好溶解。”陳婉清皺了皺眉。
“這樣啊,實驗條件是什么?”
“唔……我用的氯仿溶劑,總濃度是10毫克每毫升,給受體質量比1:1,也就是加了5毫克的PTB7-TH。
但是攪拌了好幾天,溶解的還是不好,瓶壁上總會有固體殘留。
但我又不敢把聚合物的濃度調太低,怕溶液的成膜性不好。
之前做P3HT的時候就沒有這種問題,哎。”陳婉清道。
許秋暗自想著:“學姐的進度有點慢啊,要是這樣發展下去的話,等一個月后,就算我把最優條件摸索出來,也不敢直接拿來用啊。
不如給學姐點提示,一步步引導學姐,讓她先試出來一個差不多的條件,最后我再把最優條件拿出來,就不會顯得那么突兀了。”
想到這里,他便說道:
“或許可以試試給溶液加熱,我最近在復習高分子化學,看到了里面有個時溫等效原理,覺得可以把它拓展到溶液溶解問題中,我覺得提高溫度應該可以加速聚合物溶解。”
“可這是氯仿溶劑啊,噢——”陳婉清道:“你是指換溶劑,用氯苯、二氯苯嗎,那會不會太費原料了?”
“舍不得孩子套不得狼,”許秋道:“而且如果用噴涂法,一次也就用20微升,一毫升溶液能用40多次,就算用了10毫克PTB7-TH,也不過140塊錢,平均下來做一片基片的溶液成本才三塊多。”
“你的數學真好,”陳婉清道:“聽起來好像有點道理的樣子,好呀,那我試試看。”
許秋不太放心學姐的實驗操作能力,又補充道:
“加熱溫度可以稍微高一些,比如75度、90度之類的,在氮氣氛圍內聚合物和PCBM還是比較穩定的。”
“好呀,好呀。”陳婉清點點頭,記錄了下來。
這下,應該沒問題了吧。