現在模擬實驗室中主要摸索的是兩個疊層體系:
一個是基于三元底電池,二元頂電池的體系,簡稱三元IDIC-M/二元IEICO-4F;
另一個是基于三元底電池,二元頂電池的體系,簡稱三元IDIC-M/二元COi8DFIC;
其中,三元IDIC-M/二元IEICO-4F體系,效率在原先的基礎上,又往上挪動了0.07%,達到了但上升空間已經明顯不足。
而另外三元IDIC-M/二元COi8DFIC體系,經過這些天的摸索,器件性能如同坐火箭般的向上躥升。
現在的效率,已經正式突破了16%的大關——
達到了兩個體系性能上的差別,主要來自于短路電流密度。
三元IDIC-M/二元COi8DFIC體系的短路電流密度可以達到14.32毫安每平方厘米,相較于三元IDIC-M/二元IEICO-4F體系的13.98毫安每平方厘米,提升了大約2.4%。
而兩者在開路電壓和填充因子上的變化并不大。
最終,這種差異反應在器件光電轉換效率上,就是從后者的變化到前者剛好也是提升了2%左右(相對數值),與短路電流密度的提升幅度相當。
雖然相對2%的提升,看似很小,但到了最后效率沖刺的階段,每一點點細微的優化都是非常關鍵的。
拿到數據后,許秋開始探究這個實驗現象背后的原因,看看能不能找到合理的解釋,以及進一步優化的空間。
一方面,許秋認為兩種疊層體系短路電流密度的變化,可以歸因于原本二元單結體系的差異。
雖然COi8DFIC和IEICO-4F兩種材料的禁帶寬度相當,但是在實際制備器件的時候,形成的有效層薄膜的顯微形貌也會對短路電流密度造成影響。
這就導致在二元單結的體系中體系的短路電流密度,就比要高一些,前者可以達到26毫安每平方厘米左右,而后者只有23-24毫安每平方厘米。
現在把它們用于疊層器件中的頂電池,大概率也會“遺傳”一部分它們在二元單結體系時的特性。
另一方面,李丹課題組另外一篇基于COi8DFIC三元體系的文章,給了許秋進一步優化的思路。
疊層器件之前引入PCBM,并不是為了提高對應子電池的器件效率,而是為了方便對疊層器件各個子電池的光吸收性能進行調控,讓頂電池和底電池的短路電流密度相匹配。
換言之,PCBM到底放在底電池中,還是放在頂電池中,其實并不是很重要。
現在,最優的疊層體系是三元IDIC-M/二元COi8DFIC體系。
根據李丹課題組報道的結果,基于COi8DFIC的三元體系,器件效率高于COi8DFIC二元體系。
而自己組里的實驗結果表明三元IDIC-M體系的性能,和二元IDIC-M體系的性能并無明顯差異。
因此,許秋產生了把底電池中的PCBM轉移到頂電池中,也即構筑二元IDIC-M/三元COi8DFIC體系的想法。
反正IDIC-M體系離開PCBM照常可以運轉,而COi8DFIC體系加入PCBM的話,說不定就可以“更上一層樓”。
這或許是一個可行的方案。
當然,因為現實中很多時候都是混沌模型,變量非常多。
理論上可行的思路,實際上到底行不行,還是需要用實踐來檢驗。
于是,許秋把這個實驗思路丟給了模擬實驗室,讓模擬實驗人員代為摸索。