等了一會兒,終于輪到了許秋。
負責測試的老師還是上次的那個,話不是很多,對方簡單詢問了一下許秋樣品的類型,想要得到什么信息,便開始上樣品。
液氮冷卻、抽真空、打開相機、開始測試。
兩人交流拍攝部位、拍照、縮小畫面、繼續拍照、繼續縮小畫面……
放大畫面、換一個位置、重復上一步。
更換樣品,重復上面三步。
U盤拷貝數據,拍拍屁股走人。
雖然TEM測試得到的最終數據是一組.bmp格式的位圖圖片,之后還需要自己手動裁剪、圖像處理,但在測試過程中,也是可以直接通過電腦屏幕實時看到圖像的。
離開測試房間時,許秋已經在心中完成了數據的初步分析。
一共四組條件,TEM的圖像各不相同:
1#,純氯仿溶劑條件,給受體共混的非常好,幾乎沒有PDI的聚集區域;
2#,氯仿+DIO條件,給受體共混的較好,有少量PDI的聚集區域;
3#,純氯苯溶劑條件,給受體出現一定程度的相分離,有明顯的PDI晶相區域產生;
4#,氯苯+DIO條件,給受體出現明顯的相分離,有大量PDI晶相區域產生。
不同的溶劑處理條件,對應著不同的器件性能,根據之前模擬實驗室中得出的結論,2#最佳,1#次之,3#再次,4#最差。
這個器件性能與共混形貌的對應關系,倒是符合有機光伏領域關于共混形貌的通用理論,即有效層的最佳共混形貌為雙連續的三相結構,2#的共混形貌最佳,因此對應的器件性能也是最佳。
所謂的雙連續的三相結構,指的是給體聚集相、受體聚集相、給受體共混相三種相區缺一不可:其中,兩種聚集相需呈現雙連續的構造,貫穿整個有效層大約100納米的尺度,用來產生激子,并將自由的電子/空穴輸運至電極;在兩種聚集相的交界處存續著共混相,也會產生激子,但主要作用是拆分激子,形成自由的電子/空穴,然后分別將它們轉移至受體聚集相/給體聚集相。
而在有機光伏領域,整個光電轉換過程主要有五步:
激子產生,光能轉換為電能的第一步,光電材料吸收光子受到激發,形成被庫侖引力束縛的電子/空穴對;
激子擴散,被束縛的電子/空穴對轉移至給受體共混相;
激子拆分,被束縛的電子/空穴對在給受體界面處被拆分,變為可自由移動的電子/空穴,分別留在受體/給體相中,期間會損失一部分能量;
自由電荷輸運,受內建電場的驅動,自由電子/空穴分別在受體/給體聚集相中向兩個電極方向移動;
自由電荷被電極收集,在無外加載荷情況下,兩個電極分別聚集電子/空穴,即負/正電荷,形成電勢差,如果有外加載荷,則形成光電流。
三相結構承擔了這五個步驟中的前四步,共混薄膜形貌的重要性可見一斑。
這也是為什么使用同樣的光電材料,在不同器件加工條件下,最終得到的電池器件性能不同的原因。
許秋離開老化樓,在外面溜達了幾步,來到旁邊的第四教學樓,隨便找了個沒在上課的教室,走了進去。
教室里有幾個自習的學生,許秋的出現并沒有造成什么波瀾。
許秋掃了兩眼他們的課本。
嚯,《高等數學B》。