第七十三章 實(shí)驗(yàn)想法（上）
兩人到門(mén)衛(wèi)那里借來(lái)一輛手推車，在車上放了四個(gè)空的水桶，然后推著車來(lái)到老化學(xué)樓。
這里有一個(gè)專門(mén)的水龍頭，流出來(lái)的直接就是去離子水。
路上，許秋好奇問(wèn)道：
“我用了這么久的去離子水，還不知道它和蒸餾水有什么區(qū)別呢?！?p> “主要是制備方法上的不同，”陳婉清道：
“去離子水的話，首先需要通過(guò)石英砂過(guò)濾顆粒較粗的雜質(zhì)，然后將其高壓通過(guò)反滲透膜，最后還要經(jīng)過(guò)紫外殺菌以去除水中的微生物。
假如此時(shí)電阻率還沒(méi)有達(dá)到純水的要求，可以再進(jìn)行一次離子交換過(guò)程，其電阻率可達(dá)到18兆歐姆厘米以上。
相對(duì)而言，蒸餾水只是先氣化再冷凝，其電阻率一般沒(méi)有去離子水高，因此半導(dǎo)體工業(yè)中用的大多數(shù)是高純度的去離子水?！?p> ……
兩人將去離子水運(yùn)送回實(shí)驗(yàn)室。
由于吳菲菲還在使用蒸鍍?cè)O(shè)備，所以現(xiàn)在不能往儲(chǔ)水艙中加水。
許秋將去離子水和修好的循環(huán)水系統(tǒng)復(fù)制到了模擬實(shí)驗(yàn)室中，再次檢查了一遍，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常。
“學(xué)姐，我們?cè)撟稣铝?，”許秋道：
“來(lái)討論合成給體材料的事情吧?！?p> “對(duì)哦，明天還要作報(bào)告呢?！标愅袂宓溃?p> “那你先來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下有機(jī)光伏材料的發(fā)展史吧，我正好也能檢驗(yàn)一下你的文獻(xiàn)閱讀情況?！?p> 許秋堅(jiān)持每天閱讀文獻(xiàn)1小時(shí)已經(jīng)超過(guò)兩個(gè)月了，連暑假都沒(méi)有停下。
所以他信心滿滿道：
“有機(jī)光伏材料，也就是用于電池器件的有效層材料，分為給體和受體兩種。
它們最初是被稱為電子給體和電子受體的，后來(lái)，人們?yōu)榱藭?shū)寫(xiě)和交流方便，將‘電子’兩個(gè)字省略了。
在受到光照后，給體材料發(fā)生光電反應(yīng)，生成激子，即電子-空穴對(duì)，激子在給/受體的界面處拆分為自由電子和空穴。
接著，自由電子從給體轉(zhuǎn)移到受體上，相當(dāng)于給體材料給出電子，這也是電子給體這個(gè)名稱的由來(lái)。
在內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，電子經(jīng)由受體材料，傳輸?shù)诫姌O負(fù)極，空穴則經(jīng)由給體材料，傳輸?shù)诫姌O正極，電池正負(fù)極之間形成電勢(shì)差。
當(dāng)電池外接有負(fù)載時(shí)，便形成了光電流。”
“原理部分基本正確，繼續(xù)吧?！标愅袂遒澰S道。
“受體材料的研究進(jìn)展較為緩慢。”許秋道：
“最早用的是富勒烯C-60，到現(xiàn)在，被廣為使用的受體材料仍然是富勒烯的衍生物PCBM。
唯一的改進(jìn)就是，原先的C-60不能溶于有機(jī)溶劑，所以需要蒸鍍到器件上，而PCBM可以與給體材料共混，一同旋涂。
當(dāng)然，研究者們也開(kāi)發(fā)了其他受體材料，比如苝二酰亞胺的衍生物等等，但效率一直做不高，難以突破10%。
而近年來(lái)，給體材料取得了很大的突破，研究空間很大。
學(xué)姐是不是因?yàn)檫@個(gè)原因，才選擇做給體材料的呢？”
“沒(méi)錯(cuò)，研究空間大，就意味著好發(fā)文章，”陳婉清倒是大方承認(rèn)。
“你繼續(xù)說(shuō)吧，別打岔了?！?p> “聚合物給體材料，整體上可以分為三代?！痹S秋道：
“最開(kāi)始是聚對(duì)苯乙烯，PPV的衍生物，后來(lái)是經(jīng)典的聚3-己基噻吩，P3HT，現(xiàn)在則是以PTB7-TH為代表的D-A共聚物。
聚合物是由一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接的大分子，相對(duì)分子質(zhì)量通常在1萬(wàn)以上。
PPV、P3HT都是均聚物，顧名思義，就是只有一個(gè)結(jié)構(gòu)單元的聚合物。
而第三代興起的D-A共聚物，就是由兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元D單元和A單元聚合而成。
因?yàn)镈、A單元種類繁多，這使得第三代給體材的料數(shù)量也急劇膨脹起來(lái)?！?p> “是啊，”陳婉清接過(guò)話茬：
“其中大部分給體材料的光電性能都不怎么樣，所以就只能發(fā)在二三四區(qū)期刊灌灌水。
像是PTB7-TH等性能優(yōu)異的材料，還能發(fā)在《自然》的大子刊，比如《自然·光學(xué)》上。
但目前最高12%左右的效率還是不夠看，想要登頂《自然》主刊基本上不可能。
我覺(jué)得主要原因在于這些都是基于PCBM受體的體系。
而這個(gè)體系有個(gè)很大的問(wèn)題，就是PCBM它幾乎不吸收可見(jiàn)光，因此太陽(yáng)光的透射損失非常大。
我覺(jué)得有機(jī)光伏領(lǐng)域未來(lái)的出路，就在于合成一種新的高性能受體，取代并推翻PCBM常年的壟斷地位。
當(dāng)然，這些都是之后的事情了，我們還是先考慮眼前吧。
我來(lái)講講我的思路?！?p> “之前我只是和魏老師學(xué)習(xí)過(guò)合成方法，用的是比較便宜的原料，實(shí)驗(yàn)操作倒是都學(xué)會(huì)了。
但是合成新材料的話，實(shí)驗(yàn)條件肯定會(huì)變化，還是要重新摸索。
所以我打算先找已經(jīng)報(bào)道過(guò)的兩種高性能的D-A聚合物。
將它們?cè)诜肿蛹?jí)別上共混，做個(gè)三元的聚合物，比如我用三種結(jié)構(gòu)單元D、A1、A2進(jìn)行聚合?！?p> “學(xué)姐，你等下，你這個(gè)想法我聽(tīng)著怎么這么耳熟呢？”許秋想了想，說(shuō)道：
“這不就是學(xué)姐的上一篇文章的思路嗎，只是這次改成了用三種單元合成一種給體材料了?！?p> 陳婉清笑了笑，沒(méi)有正面答復(fù)，而是拋出一個(gè)問(wèn)題：
“學(xué)弟，你有合成經(jīng)驗(yàn)嗎？”
“沒(méi)有?！痹S秋搖搖頭。
“你知道怎么樣改進(jìn)聚合物分子的主鏈，才能使之性能提高嗎？”
“不太清楚?！?p> “你知道支鏈對(duì)分子性能的影響有哪些嗎？”
“結(jié)晶性能？”
“答的不全面，其實(shí)包括溶解性、結(jié)晶性能、能級(jí)結(jié)構(gòu)，甚至光吸收性能等等，都會(huì)有影響?！标愅袂宓溃?p> “但是，就算我知道會(huì)有哪些影響，也只是從其他人的文獻(xiàn)上知道的，這種經(jīng)驗(yàn)終究不是自己的。
讓我設(shè)計(jì)一種新的分子結(jié)構(gòu)，就像是探索一個(gè)新領(lǐng)域，這是需要勇氣的，也是需要能力的。
我可不想花費(fèi)大量的時(shí)間，結(jié)果啥都做不出來(lái)，所以我才選擇了比較穩(wěn)妥的，好出文章的實(shí)驗(yàn)思路。
畢竟一入合成深似海呀，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)，動(dòng)輒好幾個(gè)月，而且不做到最后根本不知道結(jié)果如何，我怕我文章發(fā)不夠，畢業(yè)難啊。
倒是學(xué)弟時(shí)間充裕，可以選擇挑戰(zhàn)一下。
怎么樣，有沒(méi)有什么想法?！?p> “有。”許秋道。
“還真有啊，說(shuō)來(lái)聽(tīng)聽(tīng)。”