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第二周。
在上周,许秋初步探索了溶液浓度、旋涂手段对器件光电性能的影响。
这周他打算同时研究给体受体质量比、溶剂添加剂以及退火对电池效率的影响。
因为是在模拟实验室,原料不要钱,所以许秋在设计实验的时候也没有太多顾虑。
首先是给体受体质量比例。
根据文献,大多数研究者给出的比例介于1:1到1:1.5之间,不过少数也有到1:2的。
许秋决定先跟着大多数人走,于是配置了3组溶液,保持溶质总浓度在20毫克每毫升,给体受体质量比例分别为1:1、1:1.3和1:1.5的溶液,各1.5毫升。
因为其中的1:1.3比例,给、受体用量不是整数,所以他提前计算好物料质量,用标签纸贴在手套箱玻璃上。
其次是溶剂添加剂。
最常用的添加剂是1,8-二碘辛烷,简称DIO,是一种高沸点溶剂,可以延长溶液的成膜时间,改善共混薄膜的形貌。
此外,也有部分研究者使用其他溶剂添加剂,比如氯萘等。
许秋最终选择DIO,他设置了3种条件,分别为不添加、按体积分数添加1%和2%。
他在手套箱中找到DIO的试剂瓶,其内部有铜粉作为稳定剂,沉积在液体下方。
他先用一次性滴管避开试剂瓶底部,小心吸取大约100毫升的液体,转移至2毫升离心管中待用。
等到刚才的3组溶液完全溶解后,许秋再将每组溶液等分为3瓶,每瓶0.5毫升,然后用移液枪依次加入0、5、10微升的DIO。
三组溶液就这样变成了九组溶液。
接着是退火条件。
根据文献报道,PTB7-TH体系一般不进行溶剂退火,部分研究者会选择热退火操作。
所以许秋设计了两种条件:不退火和120摄氏度热退火15分钟。
最后是转速。
上次实验中的最佳转速为3000r.p.,次一级的是2500r.p.,许秋决定继续沿用这两种转速。
他计算了一下,一共3*3*2*2=36组条件。
要不是怕样品数量膨胀到上百,许秋还想做更精细的调控。
不过就算这样,36组,还是蛮多的。
他摇摇头,不再多想,开始实验。
旋涂,完成。
蒸镀机器每次最多只能蒸镀25片基片,所以要分两次进行,完成。
测试,完成。
最高效率是9.88%。
对应的样品是“1.3,1,wo,2500”,即PTB7-TH:PC[70]BM的质量比例为1:1.3,溶剂添加剂DIO体积比为1%,2500r.p.转速,不退火的条件下。
其他器件的效率则在5-9%之间波动。
许秋将实验结果列表记录到实验记录本上,然后进行总结:
第一,最佳质量比例为1:1.3,且比例变化对光电性能影响不大。此项暂时不用更改。
第二,进行退火操作,器件效率会提高或降低,不过效率波动幅度较小,只有不到1%,这说明退火与否对器件光电性能的影响不大。此项暂时不用更改。
第三,溶剂添加剂对器件性能的影响较大,1%的添加量为最佳,如果增加至2%,效率会大幅降低。因此,需要对添加剂的添加量进行更细微的调控。
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