考試月第一周,許秋每天的日程,按照計劃有條不紊的進行著。
模擬實驗室。
繼續上周的實驗。
之前遇到的問題是有效層溶液應該熱涂還是冷涂。
許秋考慮了幾十秒后,他一拍腦門,做出決定:
既然不清楚哪個條件好,那便都試試看就知道了。
實驗結果會給出答案的。
他之前修讀過《高分子化學》,知道高聚物和小分子有很多不同之處。
對于高分子聚合物材料來說,它不是純凈物,而是由不同分子量的聚合物組成的混合物。
因此,研究者們難以對其中組分進行精確計量,只能通過實驗手段計算它的平均分子量。
通常用數均分子量、重均分子量、多分散系數來表征聚合物材料的分子量及其分子量的分布情況。
也因此,對于不同批次制備的高分子材料,它們的分子量、多分散系數都不同,那么性質自然就會有所差異,就算是同一批次的材料,彼此都會有細微的區別。
所以涉及到高聚物材料,摸索得到的實驗條件一般只對同一批次有效,如果換一個批次,那么最佳實驗條件就會改變。
好在學姐一次性買了500毫克的PTB7-TH,夠用幾個月,所以花費一些功夫摸索出最佳條件還是很有必要的。
結合文獻中其他研究者的實驗條件,許秋設計了自己的實驗方案。
他先是把上次稀釋過后的25#15#溶液,再次用移液槍加入833毫升氯苯溶劑,將其稀釋至10毫克每毫升,重新標記為25#10#,然后放置在90攝氏度的加熱攪拌臺上。
然后將10#溶液從加熱攪拌臺上取下,放在瓶架上等待其自然冷卻。
另外的15#和20#溶液,則不進行操作,仍然放在加熱攪拌臺上。
一共得到四組溶液,其中10#用于冷涂,15#、20#、25#10#用于熱涂。
12片基片,每組溶液采用3種轉速,暫定為1500、2000、2500r.p.m.。
為了減少實驗變量,他決定不加溶劑添加劑、不進行退火操作。
接著進行旋涂、蒸鍍、測試。
最終,這批器件的最高效率產生在“20#,2500”樣品其余所有樣品的效率值也均在7%以上。
完成實驗后,許秋將實驗結果記錄到實驗記錄本上,然后進行分析:
首先,當前實驗條件下,溶液濃度越高,光電性能越好。
其次,當前實驗條件下,冷涂法和熱涂法對器件性能的影響不大。
最后,共使用了12種實驗條件,但器件的光電性能波動變化較小,這說明PTB7-TH這種材料性能確實優異,對實驗條件的依賴性較低。這一點是和P3HT相比較的,他聽學姐說在她最早做P3HT的時候,完全參照文獻的實驗條件,器件效率卻只有1%不到。
對最佳效率8.22%這個數據,許秋還是比較滿意的,畢竟這是第一次嘗試。
雖說其他研究者的文章報道出的結果普遍在10%以上,甚至最高都做到了12.2%,但那是他們是經過不斷摸索,反復改進實驗條件后,得到的最佳性能。
之后,許秋基于上次的結果,改變轉速,又做了一批器件。
他制備了20#溶液在2500、3000、3500r.p.m.轉速下的樣品。
最高效率產生在“20#,3000”樣品周日,許秋收到了學姐的消息,說PEN基片已經快遞到實驗室了。