第二周。
在上周,許秋初步探索了溶液濃度、旋涂手段對器件光電性能的影響。
這周他打算同時研究給體受體質量比、溶劑添加劑以及退火對電池效率的影響。
因為是在模擬實驗室,原料不要錢,所以許秋在設計實驗的時候也沒有太多顧慮。
首先是給體受體質量比例。
根據文獻,大多數研究者給出的比例介于1:1到1:1.5之間,不過少數也有到1:2的。
許秋決定先跟著大多數人走,于是配置了3組溶液,保持溶質總濃度在20毫克每毫升,給體受體質量比例分別為1的溶液,各1.5毫升。
因為其中的1:1.3比例,給、受體用量不是整數,所以他提前計算好物料質量,用標簽紙貼在手套箱玻璃上。
其次是溶劑添加劑。
最常用的添加劑是1,8-二碘辛烷,簡稱DIO,是一種高沸點溶劑,可以延長溶液的成膜時間,改善共混薄膜的形貌。
此外,也有部分研究者使用其他溶劑添加劑,比如氯萘等。
許秋最終選擇DIO,他設置了3種條件,分別為不添加、按體積分數添加1%和2%。
他在手套箱中找到DIO的試劑瓶,其內部有銅粉作為穩定劑,沉積在液體下方。
他先用一次性滴管避開試劑瓶底部,小心吸取大約100毫升的液體,轉移至2毫升離心管中待用。
等到剛才的3組溶液完全溶解后,許秋再將每組溶液等分為3瓶,每瓶0.5毫升,然后用移液槍依次加入0、5、10微升的DIO。
三組溶液就這樣變成了九組溶液。
接著是退火條件。
根據文獻報道,PTB7-TH體系一般不進行溶劑退火,部分研究者會選擇熱退火操作。
所以許秋設計了兩種條件:不退火和120攝氏度熱退火15分鐘。
最后是轉速。
上次實驗中的最佳轉速為3000r.p.m.,次一級的是2500r.p.m.,許秋決定繼續沿用這兩種轉速。
他計算了一下,一共3*3*2*2=36組條件。
要不是怕樣品數量膨脹到上百,許秋還想做更精細的調控。
不過就算這樣,36組,還是蠻多的。
他搖搖頭,不再多想,開始實驗。
旋涂,完成。
蒸鍍機器每次最多只能蒸鍍25片基片,所以要分兩次進行,完成。
測試,完成。
最高效率是9.88%。
對應的樣品是“1.3,1,w/o,2500”的質量比例為1:1.3,溶劑添加劑DIO體積比為1%,2500r.p.m.轉速,不退火的條件下。
其他器件的效率則在5-9%之間波動。
許秋將實驗結果列表記錄到實驗記錄本上,然后進行總結:
第一,最佳質量比例為1:1.3,且比例變化對光電性能影響不大。此項暫時不用更改。
第二,進行退火操作,器件效率會提高或降低,不過效率波動幅度較小,只有不到1%,這說明退火與否對器件光電性能的影響不大。此項暫時不用更改。
第三,溶劑添加劑對器件性能的影響較大,1%的添加量為最佳,如果增加至2%,效率會大幅降低。因此,需要對添加劑的添加量進行更細微的調控。