考试月第一周,许秋每天的日程,按照计划有条不紊的进行着。
模拟实验室。
继续上周的实验。
之前遇到的问题是有效层溶液应该热涂还是冷涂。
许秋考虑了几十秒后,他一拍脑门,做出决定:
既然不清楚哪个条件好,那便都试试看就知道了。
实验结果会给出答案的。
他之前修读过《高分子化学》,知道高聚物和小分子有很多不同之处。
对于高分子聚合物材料来说,它不是纯净物,而是由不同分子量的聚合物组成的混合物。
因此,研究者们难以对其中组分进行精确计量,只能通过实验手段计算它的平均分子量。
通常用数均分子量、重均分子量、多分散系数来表征聚合物材料的分子量及其分子量的分布情况。
也因此,对于不同批次制备的高分子材料,它们的分子量、多分散系数都不同,那么性质自然就会有所差异,就算是同一批次的材料,彼此都会有细微的区别。
所以涉及到高聚物材料,摸索得到的实验条件一般只对同一批次有效,如果换一个批次,那么最佳实验条件就会改变。
好在学姐一次性买了500毫克的PTB7TH,够用几个月,所以花费一些功夫摸索出最佳条件还是很有必要的。
结合文献中其他研究者的实验条件,许秋设计了自己的实验方案。
他先是把上次稀释过后的25#15#溶液,再次用移液枪加入833毫升氯苯溶剂,将其稀释至10毫克每毫升,重新标记为25#10#,然后放置在90摄氏度的加热搅拌台上。
然后将10#溶液从加热搅拌台上取下,放在瓶架上等待其自然冷却。
另外的15#和20#溶液,则不进行操作,仍然放在加热搅拌台上。
一共得到四组溶液,其中10#用于冷涂,15#、20#、25#10#用于热涂。
12片基片,每组溶液采用3种转速,暂定为1500、2000、2500r.p.m.。
为了减少实验变量,他决定不加溶剂添加剂、不进行退火操作。
接着进行旋涂、蒸镀、测试。
最终,这批器件的最高效率产生在“20#,2500”样品,为8.22%。
其余所有样品的效率值也均在7%以上。
完成实验后,许秋将实验结果记录到实验记录本上,然后进行分析:
首先,当前实验条件下,溶液浓度越高,光电性能越好。
其次,当前实验条件下,冷涂法和热涂法对器件性能的影响不大。
最后,共使用了12种实验条件,但器件的光电性能波动变化较小,这说明PTB7TH这种材料性能确实优异,对实验条件的依赖性较低。这一点是和P3HT相比较的,他听学姐说在她最早做P3HT的时候,完全参照文献的实验条件,器件效率却只有1%不到。
对最佳效率8.22%这个数据,许秋还是比较满意的,毕竟这是第一次尝试。
虽说其他研究者的文章报道出的结果普遍在10%以上,甚至最高都做到了12.2%,但那是他们是经过不断摸索,反复改进实验条件后,得到的最佳性能。
之后,许秋基于上次的结果,改变转速,又做了一批器件。
他制备了20#溶液在2500、3000、3500r.p.m.转速下的样品。
最高效率产生在“20#,3000”样品,为8.40%。
…………
周日,许秋收到了学姐的消息,说PEN基片已经快递到实验室了。
许秋便跑了趟实验室。
“咦,许秋,你怎么来啦。”陈婉清道。
“学姐不是说PEN基片到了,我就过来看看。”许秋道。
“我就是通知你一下,你现在又不做实验,还不好好复习去。”陈婉清嘴上这么说着,但还是起身进入实验室,将PEN基片取了出来。
许秋接过基片,仔细查看。
基片是卷起来的一大卷,弯折起来质感偏硬,它的表面是透明的,有一点点淡黄色,单面镀有ITO,有ITO的那一面上覆盖着一层可揭掉的塑料保护膜。
许秋呼唤系统:
“系统,可以只复制PEN基片,而不改变模拟实验室内的其他物品吗?”
【可以。】
“那复制吧。”
【复制成功。】
许秋突然想到,这样岂不是可以把其他东西也带到模拟实验室来了。
不过仔细想想,好像也没什么用,就算能带进来也带不出去,只是虚拟的罢了。
他将手中的PEN基片放回原处,问道:
“学姐,最近实验顺利吗?”
“我最近准备做PTB7TH的器件,但是这东西好像不太好溶解。”陈婉清皱了皱眉。
“这样啊,实验条件是什么?”
“唔……我用的氯仿溶剂,总浓度是10毫克每毫升,给受体质量比1:1,也就是加了5毫克的PTB7TH。
但是搅拌了好几天,溶解的还是不好,瓶壁上总会有固体残留。
但我又不敢把聚合物的浓度调太低,怕溶液的成膜性不好。
之前做P3HT的时候就没有这种问题,哎。”陈婉清道。
许秋暗自想着:“学姐的进度有点慢啊,要是这样发展下去的话,等一个月后,就算我把最优条件摸索出来,也不敢直接拿来用啊。
不如给学姐点提示,一步步引导学姐,让她先试出来一个差不多的条件,最后我再把最优条件拿出来,就不会显得那么突兀了。”
想到这里,他便说道:
“或许可以试试给溶液加热,我最近在复习《高分子化学》,看到了里面有个时温等效原理,觉得可以把它拓展到溶液溶解问题中,我觉得提高温度应该可以加速聚合物溶解。”
“可这是氯仿溶剂啊,噢——”陈婉清道:“你是指换溶剂,用氯苯、二氯苯吗,那会不会太费原料了?”
“舍不得孩子套不得狼,”许秋道:“而且如果用喷涂法,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PTB7TH,也不过140块钱,平均下来做一片基片的溶液成本才三块多。”
“你的数学真好,”陈婉清道:“听起来好像有点道理的样子,好呀,那我试试看。”
许秋不太放心学姐的实验操作能力,又补充道:
“加热温度可以稍微高一些,比如75度、90度之类的,在氮气氛围内聚合物和PCBM还是比较稳定的。”
“好呀,好呀。”陈婉清点点头,记录了下来。
这下,应该没问题了吧。
模拟实验室。
继续上周的实验。
之前遇到的问题是有效层溶液应该热涂还是冷涂。
许秋考虑了几十秒后,他一拍脑门,做出决定:
既然不清楚哪个条件好,那便都试试看就知道了。
实验结果会给出答案的。
他之前修读过《高分子化学》,知道高聚物和小分子有很多不同之处。
对于高分子聚合物材料来说,它不是纯净物,而是由不同分子量的聚合物组成的混合物。
因此,研究者们难以对其中组分进行精确计量,只能通过实验手段计算它的平均分子量。
通常用数均分子量、重均分子量、多分散系数来表征聚合物材料的分子量及其分子量的分布情况。
也因此,对于不同批次制备的高分子材料,它们的分子量、多分散系数都不同,那么性质自然就会有所差异,就算是同一批次的材料,彼此都会有细微的区别。
所以涉及到高聚物材料,摸索得到的实验条件一般只对同一批次有效,如果换一个批次,那么最佳实验条件就会改变。
好在学姐一次性买了500毫克的PTB7TH,够用几个月,所以花费一些功夫摸索出最佳条件还是很有必要的。
结合文献中其他研究者的实验条件,许秋设计了自己的实验方案。
他先是把上次稀释过后的25#15#溶液,再次用移液枪加入833毫升氯苯溶剂,将其稀释至10毫克每毫升,重新标记为25#10#,然后放置在90摄氏度的加热搅拌台上。
然后将10#溶液从加热搅拌台上取下,放在瓶架上等待其自然冷却。
另外的15#和20#溶液,则不进行操作,仍然放在加热搅拌台上。
一共得到四组溶液,其中10#用于冷涂,15#、20#、25#10#用于热涂。
12片基片,每组溶液采用3种转速,暂定为1500、2000、2500r.p.m.。
为了减少实验变量,他决定不加溶剂添加剂、不进行退火操作。
接着进行旋涂、蒸镀、测试。
最终,这批器件的最高效率产生在“20#,2500”样品,为8.22%。
其余所有样品的效率值也均在7%以上。
完成实验后,许秋将实验结果记录到实验记录本上,然后进行分析:
首先,当前实验条件下,溶液浓度越高,光电性能越好。
其次,当前实验条件下,冷涂法和热涂法对器件性能的影响不大。
最后,共使用了12种实验条件,但器件的光电性能波动变化较小,这说明PTB7TH这种材料性能确实优异,对实验条件的依赖性较低。这一点是和P3HT相比较的,他听学姐说在她最早做P3HT的时候,完全参照文献的实验条件,器件效率却只有1%不到。
对最佳效率8.22%这个数据,许秋还是比较满意的,毕竟这是第一次尝试。
虽说其他研究者的文章报道出的结果普遍在10%以上,甚至最高都做到了12.2%,但那是他们是经过不断摸索,反复改进实验条件后,得到的最佳性能。
之后,许秋基于上次的结果,改变转速,又做了一批器件。
他制备了20#溶液在2500、3000、3500r.p.m.转速下的样品。
最高效率产生在“20#,3000”样品,为8.40%。
…………
周日,许秋收到了学姐的消息,说PEN基片已经快递到实验室了。
许秋便跑了趟实验室。
“咦,许秋,你怎么来啦。”陈婉清道。
“学姐不是说PEN基片到了,我就过来看看。”许秋道。
“我就是通知你一下,你现在又不做实验,还不好好复习去。”陈婉清嘴上这么说着,但还是起身进入实验室,将PEN基片取了出来。
许秋接过基片,仔细查看。
基片是卷起来的一大卷,弯折起来质感偏硬,它的表面是透明的,有一点点淡黄色,单面镀有ITO,有ITO的那一面上覆盖着一层可揭掉的塑料保护膜。
许秋呼唤系统:
“系统,可以只复制PEN基片,而不改变模拟实验室内的其他物品吗?”
【可以。】
“那复制吧。”
【复制成功。】
许秋突然想到,这样岂不是可以把其他东西也带到模拟实验室来了。
不过仔细想想,好像也没什么用,就算能带进来也带不出去,只是虚拟的罢了。
他将手中的PEN基片放回原处,问道:
“学姐,最近实验顺利吗?”
“我最近准备做PTB7TH的器件,但是这东西好像不太好溶解。”陈婉清皱了皱眉。
“这样啊,实验条件是什么?”
“唔……我用的氯仿溶剂,总浓度是10毫克每毫升,给受体质量比1:1,也就是加了5毫克的PTB7TH。
但是搅拌了好几天,溶解的还是不好,瓶壁上总会有固体残留。
但我又不敢把聚合物的浓度调太低,怕溶液的成膜性不好。
之前做P3HT的时候就没有这种问题,哎。”陈婉清道。
许秋暗自想着:“学姐的进度有点慢啊,要是这样发展下去的话,等一个月后,就算我把最优条件摸索出来,也不敢直接拿来用啊。
不如给学姐点提示,一步步引导学姐,让她先试出来一个差不多的条件,最后我再把最优条件拿出来,就不会显得那么突兀了。”
想到这里,他便说道:
“或许可以试试给溶液加热,我最近在复习《高分子化学》,看到了里面有个时温等效原理,觉得可以把它拓展到溶液溶解问题中,我觉得提高温度应该可以加速聚合物溶解。”
“可这是氯仿溶剂啊,噢——”陈婉清道:“你是指换溶剂,用氯苯、二氯苯吗,那会不会太费原料了?”
“舍不得孩子套不得狼,”许秋道:“而且如果用喷涂法,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PTB7TH,也不过140块钱,平均下来做一片基片的溶液成本才三块多。”
“你的数学真好,”陈婉清道:“听起来好像有点道理的样子,好呀,那我试试看。”
许秋不太放心学姐的实验操作能力,又补充道:
“加热温度可以稍微高一些,比如75度、90度之类的,在氮气氛围内聚合物和PCBM还是比较稳定的。”
“好呀,好呀。”陈婉清点点头,记录了下来。
这下,应该没问题了吧。