首先根據實驗現象推斷可能的原因;
然后用便宜的方法(萬用表)初步確認原因;
再用貴的方法(各種電鏡)確認原因,當然如果組里沒錢的話,這一步可以省略;
接著,去小蟲子看看其他人有沒有類似的情況,他們是怎么解決的;
最后翻文獻,找到解決或者替代的方法。
這些順序也不是完全固定的,可以根據實際需要進行調整。
另外,之所以首先要去小蟲子逛逛,是因為這里是關于科研的中文論壇,大佬們層出不窮,如果能精準的搜索到別人已經解決的問題,就會省下不少時間,類似于程序圈里用別人造好的輪子。
畢竟,檢索SCI論文花費的時間可不少,很多時候可能一個小時過去了,好不容易找到了幾篇相關的文獻,但最后發現都沒什么用,解決不了問題。
當然,也不是每次經過這番操作,都能解決實驗失敗的問題。
就比如這次,許秋一頓操作猛如虎,最終得出結論,PLANA(計劃A)撲街。
即基于實驗室現有的設備,用銀納米線薄膜的這個方法制備半透明器件的頂電極并不合適。
不過,許秋絲毫不慌。
因為他還有PLANB,所以他也懶得去優化銀納米線制備工藝了,直接暫時放棄PLANA,先用薄層金屬電極的方法搞起,日后如果有需要的話,再重新嘗試也不遲。
在正式的實驗之前,許秋對現有的半透明器件文獻做了一個簡單的總結。
他發現半透明器件這個概念在好幾年前就有了,文獻也不少,光一區二區的文章就有十多篇,不少都是國外一個大組YangYang發表的。
不過,之前只有富勒烯的體系,雖然可見光范圍內的平均透過率(AVT)可以做的很高,最高甚至能達到50%,但效率(PCE)一直上不去。
光有AVT,沒有PCE,這就和“只要面子,沒有里子”差不多,就比如50%的AVT配上1%的PCE,沒什么太大的意義,光伏器件最終還是得回歸到效率的比拼上。
目前,性能最好的一個工作是基于的半透明器件,效率只有7%,AVT也只有25%,他們采用的電極是薄層的10納米銀電極。
正式實驗的時候,許秋嘗試了三種薄層電極,分別是常用的金、銀、鋁和兩個體系作為標樣,制備了不同厚度金屬電極的器件,從5納米到正常的100納米不等。
最終的結果體系為例。
電極厚度在100納米條件下,金、銀、鋁電極,器件最高效率分別為12.3%、12.4%和12.5%,三種電極的器件效率相當。此時器件的AVT約為0,即器件幾乎完全不透過可見光。
50納米條件下,最高效率分別為12.0%、12.1%和12.0%,三種電極的器件效率仍然相當。此時器件的AVT同樣約為0。
30納米條件下,最高效率分別為10.8%、11.0%和6.2%,三種電極的器件效率產生分化,其中金、銀作為電極的器件,效率衰減不明顯,而鋁作為電極的器件,效率衰減比較嚴重。此時器件的AVT達到了5%-10%,可見光有部分可以透過,可以模模糊糊的看到器件背后的東西。
20納米條件下,最高效率分別為9.4%、10.2%和0%,金、銀作為電極的器件,效率衰減仍不明顯,而鋁作為電極的器件,已經斷路。此時器件的AVT達到了10%-20%,可見光有部分可以透過,可以模模糊糊的看到器件背后的東西。
10納米條件下,最高效率分別為8.0%、9.0%和0%,金、銀作為電極的器件,也開始發生分化,銀電極的器件效率更高。此時器件的AVT達到了20%-40%,可見光有較大的一部分可以透過,可以較為清楚的看到器件背后的東西。
5納米條件下,最高效率分別為5.3%、1.2%和0%,金電極器件仍然能保持一定的器件效率,而銀電極器件效率直接跳水,接近于斷路。此時器件的AVT達到了30%-45%,可見光有較大的一部分可以透過,可以很清楚的看到器件背后的東西。
另外,電極厚度降低的過程中,器件的效率衰減主要是因為短路電流密度降低所致,開路電壓、填充因子兩項參數幾乎保持不變。
針對這些實驗現象: