拿到15%的效率資料後,許秋開始規劃接下來疊層器件的最佳化方向。
當下的最優體系中,底電池的有效層是三元J4:PCBM:IDIC4F體系,頂電池的有效層是二元PCE10:IEICO4F體系。
考慮到Y系列受體在疊層器件上的折戟沉沙,許秋也在思考,IDIC4F是不是同樣也有些過於完美,從而擠壓了頂電池的空間,降低了整個疊層器件的上限。
畢竟,當初對用於疊層器件的有效層材料,進行初步篩選的時候,之所以選擇IDIC4F體系,主要也是因為它的效率足夠高。
而在後來的摸索過程中,許秋對於有效層材料的改變並不大,一直沿用著IDIC4F體系。
除了用三元策略引入了PCBM外,基本上主要都是在做傳輸層相關的最佳化,儘可能的降低光損失,提高電荷傳輸效果等等。
也因此,現階段在加工工藝方面的最佳化,可以說是比較完備了。
想要進一步突破,多半還是需要基於對有效層材料的合理選擇。
於是,許秋做出決定,把疊層器件的最佳化重心,再次轉移到對材料選擇上。
一方面,在選擇頂電池、底電池材料的時候,考慮的層面可以更加寬廣一些,不以二元體系的初始效率為主要參考標準。
而是主要考慮光吸收方面的適配,讓頂電池和底電池可以做到各司其職,頂電池主要吸收短波長的光,底電池主要吸收長波長的光。
另一方面,許秋打算拓寬材料方面的選擇範圍,面向整個有機光伏領域,而非僅限於自己團隊開發出來的材料。
隨著ITIC被開發出來,近半年來其他課題組也開發出不少優秀的給、受體材料,如果合適的話,同樣可以直接拿來用。
尤其是關於底電池的近紅外非富勒烯受體的選擇上,許秋對學姐的IEICO系列,還有博後學姐開發的FN4F等材料都不是很滿意。
這些材料在效率方面沒有太大的問題,都是12%的體系。
但它們的器件效能受有效層膜厚的影響有些大,一旦厚度偏離最優膜厚太遠,器件的效率就會出現大幅度的波動,比如做到300奈米的厚度,器件效率可能就直接腰斬了。
而在疊層器件中,因為要調控頂電池、底電池的短路電流密度,是需要有效層對膜厚變化不那麼敏感的。
比如IDIC系列材料就是很好的選擇,膜厚從100奈米到300奈米,本身的器件效能變化並不大。
這段時間,許秋也挑選了幾個其他課題組的材料,並參照他們的文章,在模擬實驗室中進行合成。
之所以不直接購買,是因為現階段,除了許秋的ITIC、IDIC、IEICO系列,還有徐正宏的IDTBR系列非富勒烯材料在市面上比較有統治力外,其他課題組開發出來的材料基本上都沒有商業化的渠道。
就算要買,也是得找光電公司定做,大批次5克、10克的購買才行。
因為材料都是有時效性的,說不定過幾天就有新的、更好的材料被開發了出來。
如果一種舊材料沒什麼特點的話,等新材料出來後,大機率就賣不出去了。
像ITIC、IEICO、IDTBR系列雖然是早期的材料,但因為它們出現的時間足夠早,現在都已經成為了標樣材料。
很多無力自主開發新材料的課題組,就會買標樣材料做一做三元、穩定性之類的邊角料工作。
因此標樣材料是不愁賣的,這也是許秋讓藍河光電公司最開始備貨的時候,優先做ITIC、IEICO的原因。
另外,IDIC系列好賣很容易理解,畢竟是現階段效能最好的材料嘛。
在其他課題組開發出來的材料中,許秋注意到有最新報道的,一種名為COi8DFIC的非富勒烯受體材料還挺有意思的,已經被他列入了重點關注的目標。
COi8DFIC的分子結構,有些類似於之前徐正宏課題組在NC文章報道的DBCIC。
中央D單元同樣是採用非完全共軛稠環的結構,三個TT單元首先經由碳碳單鍵連線,在兩個連線處,再分別用一個氧原子和一個碳原子延伸出來,和周邊的兩個TT單元形成一個非共軛的六元環,六元環上的碳原子上是sp3雜化的,可以引入兩個側鏈。
末端A單元,採用的是許秋他們開發的ICIN2F單元。
這個材料是由國家奈米科學技術中心的李丹課題組開發出來的。
他們連續報道了兩個體系,分別是二元的PCE10:COi8DFIC體系,還有三元的PCE10:COi8DFIC:PCBM體系,器件效率分別為12.16%和12.77%。
兩篇文章均發表在Sci.Bull.期刊上,也就是之前提到的舉國之力推舉的一本期刊。
許秋推測他們把工作發表在這裡,可能也是有完成上面任務的因素。
當然,他們也算是吃到了一波紅利,後面Sci.Bull.變為綜合類一區了嘛。
而且,這兩篇文章都非常的短,他們發表的格式是“ShortCommunication(短通訊)”。
本來相較於正常Article格式的文章,Communication就夠短的了,一般是三千個單詞左右,三到五張圖片的樣子。
&nmunication更誇張,正文只有兩頁半,全文就一張圖片,整合了分子結構、光吸收光譜、熒光光譜、JV特性曲線以及EQE曲線。