楊欽帶領眾人進入有機實驗室,遠遠指著通風櫥中的儀器說道:“這就是我們設計出來的刮涂儀器。”
見到直接擺放在空氣中的儀器,許秋恍然:“原來是在空氣中制備的器件,那器件性能低也可以理解了,PCBM體系對于空氣還是比較敏感的。”
楊欽解釋道:“本來是想放在手套箱中的,但現在這個刮涂儀器經常出問題,放在外面比較好修理一些。”
許秋提議道:“我建議你們可以試一試非富勒烯體系,我們組開發出的幾種非富勒烯體系的穩定性都不錯。”
楊欽追問道:“有什么推薦的體系嗎?我之前是做OFET的,對有機光伏的了解不多,尤其是最新的工作都不是很了解,離開了學校,沒有校園資源,想下載文獻也很麻煩。”
高校等科研機構,會購買各大學術期刊的正版閱讀權限,因此,在校期間,只要登錄校園網,就可以直接下載大多數的文獻,而離開學校,想下載文獻,如果自己掏錢購買,一篇文章就要幾十塊。
當然,不花錢的辦法也是有的,比如可以直接給文章通訊作者發信要,對方大概率會給,但什么時候回復就不知道了,或者可以讓還在學校里的學弟學妹代為下載。此外,期刊也是有盜版網站的,只是很多人都不知道,而且用盜版終究不太好。
許秋考慮片刻,說道:“這個簡單,你直接千度‘魔都綜合大學魏興思’,然后到我們課題組的主頁,學術成果一欄,找論文名字帶‘QiuXu’的就好。”
“那行,我晚點時候去看看,QiuXu……”楊欽反應了過來,“你是許秋對吧,之前聽藍河說起過你。”
“沒錯,是我,”許秋補充道:“要是需要材料的話,我們組也可以提供,不過具體怎么操作,還是要藍河和我們導師談。”
“好的,等下我把情況和藍河說一下。”楊欽點點頭,隨后指著通風櫥說道:“我先給你們介紹一下我們的刮涂儀器吧。”
“這套儀器,目前的結構還是比較簡單的。
“首先是一個樣品平臺,上面可以放置基片,并有固定裝置,底部是加熱裝置,可以提供一定的溫度,保證溶液的流動性。
“樣品平臺的側面是一個軌道,軌道上面有一個可以來回移動的懸臂,懸臂下端嵌著一枚剃須刀刀片。
“懸臂連接一個控制器,可以控制刀片移動的速度,以及刀片和基片之間的距離。
“儀器在工作的時候,懸臂帶著刀片從基片一側滴加溶液的位置,緩緩移動到另一側,便完成了刮涂的操作。”
許秋點點頭,楊欽說的和自己之前根據文獻閱讀腦補出來的差不多。
不過,從目前的情況來看,藍河、楊欽他們還任重道遠,至少在工藝改進方面上還有很長的一段路要走。
一方面,刮刀用的是剃須刀刀片,初期用用還行,日后肯定要用微納加工成型的刀片,這樣才能做到厚度精確;
另一方面,現在他們刮涂的器件是1厘米3厘米的小尺寸器件,也發揮不出來刮涂的優勢,日后還是要往大尺寸發展。
這是兩個比較明顯的問題,如果深挖下去,還會有其他問題冒出來。
比如,刮刀用什么材質,金屬的,陶瓷的,還是其他材質?
再比如,要往大尺寸發展,是提高刮刀的寬度呢,還是讓刮刀的寬度不變,反復來回刮呢?
當然,這些問題想必楊欽他們也知道,畢竟他是友校魔都交通大學的博士,基本的研發能力肯定是有的。
因此,許秋也就沒提,畢竟他過來是做指導的,而非親自上陣開發儀器、研究工藝。
許秋覺得自己的主要優勢在于對有機光伏領域的理解,以及開發了大量的新材料,接下來可以主要從這兩方面給出意見。
這時,楊欽給許秋三人遞過來幾個防毒面具,說道:“我來給你們演示一下刮涂過程吧,防毒面具是新的。”
韓嘉瑩隨口吐槽道:“好久沒用‘豬鼻子’了,沒想到來這邊還要用這個。”
楊欽解釋道:“沒辦法,溶劑是氯苯,每次都要用幾毫升溶劑,這邊單單用一個通風櫥,我怕抽不干凈。”
許秋接話道:“說起這個,我更加建議你們往非富勒烯材料方向發展,部分體系可以兼容非鹵溶劑,像氯仿、氯苯這種帶氯原子的溶劑,不僅對人體毒性大,對環境環境危害也大。日后可以考慮換成四氫呋喃THF試試,就不用戴防毒面具了。”
楊欽點點頭:“好的,我之后試試,氯苯的味道確實太重了,而且還會吸附在衣物上。”
其實,許秋之前在模擬實驗室里嘗試過各類溶劑。
總體來說,氯仿、氯苯這種帶氯原子的溶劑確實效果比較好,但部分體系用THF,同樣也能表現出不錯的器件性能,只是魏老師那邊都是用手套箱操作的,不太好貿然更換溶劑氛圍,因為可能會造成未知影響。
很多領域在實驗室里是一回事,到工業化的時候就是另外一回事了,會出現各種各樣的問題。
就比如,現在這個氯仿、氯苯溶劑的問題不解決,哪怕其他的條件都弄好了,在進行工業化刮涂加工的時候,工人必須要長時間穿戴防化服以及防毒面具,才能進行工作。
而一切防護裝置都是有極限的,不可能100隔絕有毒溶劑,如果長時間干這個活,工人肯定就會慢性中毒。
這也是為什么電子廠,穿戴防化服以及防毒面具的工種,每個月能比其他工種多拿1K、2K。
無它,犧牲健康換來的。
許秋三人戴好面具后,楊欽開始操作。
他首先打開刮涂儀器的加熱裝置,設定溫度為60攝氏度恒溫,隨后啟動旁邊的加熱攪拌臺,設定溫度60攝氏度,轉速.m.,對PCE10:PCBM,和PFN溶液進行攪拌。
其中,PCE10:PCBM是有效層溶液,裝在避光的小棕瓶內,PFN是臧超軍和盧長軍他們開發出來的一種聚合物傳輸層材料,用來取代傳統的PEDOT:PSS傳輸層,構筑正結構的器件,被裝在無色透明的玻璃瓶中,溶液也是無色透明的,粘度不大。
許秋平時常用的器件結構是以氧化鋅為傳輸層的倒結構器件,現在楊欽他們用的是柔性襯底,無法高溫退火,很難使用氧化鋅的結構,便選擇PFN作為傳輸層材料。
接下來,楊欽將懸臂上的剃須刀刀片取下,更換一枚新刀片,然后清理樣品平臺,放置一枚柔性襯底基片,并用夾具將基片伸展開、固定好,最后,用控制器調控刀片的位置,位于樣品上方大約35毫米的位置。
在過來的三個人里,學妹對藍河實驗室的關注度最低,基本上就是過來湊個熱鬧,打打醬油,而學姐是最為關注藍河實驗室情況的。
“這個高度是怎么控制的,靠目測嘛?”戴上防毒面具后,陳婉清的聲音有些甕聲甕氣的。
楊欽尷尬一笑:“沒錯,現在就是靠目測,我已經建議藍河去招個程序猿來寫控制程序,這段時間正在面試呢。”
陳婉清聳了聳肩:“好吧……”
這大概就是科創公司的真實寫照吧,從某種程度上科創公司和做科研也差不多,都是在探索一個比較前沿的領域,只是科創公司為的是商業化的應用,失敗的代價很大,概率也很高,如果成功了,收獲自然也很高。
待兩個加熱臺的溫度均保持在60攝氏度后,楊欽開始刮涂實驗,首先是PFN溶液。
他用去掉針頭的一毫升一次性注射器,吸取了大約200微升的溶液,擠出到柔性襯底的一側,然后啟動控制臺。
刀片在基片上方緩緩刮過,帶動著溶液經過基片,形成了一層薄膜。
之后,還要進行100攝氏度的退火操作,讓薄膜上殘留的溶液完全揮發。
整個過程消耗的時間比旋涂略微長一些,另外一個問題是比較費溶液,正常旋涂只需要70100微升,如果是噴涂的話只需要1520微升,這里刮涂卻需要200微升。
楊欽繼續又用同樣的方法刮涂了一層PCE10:PCBM有效層。
退火期間,陳婉清問道:“另外一個傳輸層和電極怎么解決,是全溶液法嗎?”
“沒錯,”楊欽回復道:“另一個傳輸層材料用的是PDINO,電極材料用的是銀納米線,分別用刮涂法和滴涂法制備。”PDINO是PDI的衍生物,可以作為傳輸層,替代正結構的金屬鈣。
“我還以為是蒸鍍呢,”許秋接話道:“如果這樣的話,你們能做到3、4的效率,其實也不算低了。”
“是啊,”楊欽點點頭,“就是器件性能有點不太穩定。”
隨后,楊欽再次刮涂PDINO、滴涂銀納米線電極,完成了一批器件的制備。
因為全溶液法不需要蒸鍍,所以器件制備的總體速度比在魏興思組里要快一些,排除溶液配制、清洗基片的操作,只花費了一個多小時的時間。
結束實驗后,四人脫下防毒面具,離開化學實驗室,返回器件實驗室,楊欽把新制備的器件交由他的一個同事。
這時,許秋隱隱覺得有些不對勁,他數了數人頭,發現加上楊欽,房間里面一共有六個白大褂。
仔細一看,藍河居然親自上陣做著實驗。
藍河看了眾人一眼,說道:“楊欽你帶他們先去辦公室坐一會兒,我等下馬上過來。”
“好的。”楊欽把許秋三人領到隔壁的辦公室,然后用一次性紙杯幫忙用飲水機接了三杯水。
坐下后,許秋隨口問道:“你們這邊的實驗室建設有多久了?”
楊欽想了想,說道:“大概半年多吧,我是春季入職的,最開始幾個月一直在裝修,差不多兩個月前才剛剛把器件實驗室弄好,然后就是一直嘗試,一直失敗,直到上周效率才剛剛破4,這周藍河就把你們給請來了。”
陳婉清關注的點比較獨特:“春季入職?”
“是啊,”楊欽無奈說道:“交大那邊,我的導師不放人,就延畢了半年。對了,你們都是魔都綜合大學的?”
“嗯,我來給你介紹一下,”許秋主動說道:“我是今年直博新生,博一,這是我的學妹,韓嘉瑩,大四剛剛保研,這是我的學姐,陳婉清,博三,明年畢業,嗯,我們學校的博士是三年。”
“三年,真好啊,”楊欽搖了搖頭,嘆了口氣:“哎,我當時就是一念之差,選擇了交大,要不是我態度強硬,估計導師得延我一年。”
“其實哪里都差不多啦,”陳婉清安慰道:“現在我們學校的教授們聽說一直在聯合給學校提意見,說要把博士的年限提升為四年,說不定過幾年也改了呢。”