看似初始條件下許秋只做了16片器件,但經過兩次復制,總的器件數量已經膨脹到了1000多片。
終于到了激動人心的測試環節了。
因為有加速,所以測試還是比較快的。
基本上連線完成,就可以秒出結果。
差不多平均15秒能測試得到一個結果。
許秋選取了自己蒸鍍時手感最好的那批器件,統一選擇真空放置時間條件為12小時。
開艙,進行測試。
許秋的策略是,把初次測試效率低于16.5%的器件直接舍棄。
如果初次能達到16.5%,那么就給它三次掃描機會,如果性能達不到17%,就直接舍棄。
就這樣,許秋接連測試了1#到12#,共計12片器件。
其中,最好的一個體系是7#,最高效率達到了離17%非常近了。
當時許秋額外破例,給了它更多的幾次機會,結果,越測越低,最后他只好放棄。
直到第13#器件,許秋終于第一次拿到了初始效率超過17%的數據,達到了他更換了遮擋板的位置,連續掃描了十個數據,最高效率為許秋想了想,先把14#、15#、16#測了一遍,發現沒有其他初始效率超過17%的器件,然后就開始專攻13#。
13#對應的加工條件,是頂電池厚度約130納米,底電池厚度約190納米的條件。
許秋找到了13#器件上百個“兄弟姐妹”們,進行測試。
首先,是不同蒸鍍批次,同樣12小時真空放置時間下的另外9個13#器件,測試完畢后,最高效率提高至接著,是針對效率這個最佳批次下的13#器件,在不同放置時間下的器件進行測試,結果表明,放置時間在16小時的器件,性能最佳,可達拿到了最終的的結果,許秋了長呼一口氣。
這一個多小時折騰下來,他基本上沒有一刻是能休息的,全程都在專注的進行高強度操作。
許秋有種身體被掏空,進入了“賢者時間”的狀態。
好在,結果非常的不錯,終于取得了突破。
而且,現在只是初步摸索的結果,之前數據量能做上去的話,器件性能還有進一步提升的空間。
因此,現實中重復出超過17%效率的概率非常的高。
許秋看了眼時間,距離考試結束還有二十分鐘左右,便沒有急著出去。
他先是將當下的最佳條件,交給模擬實驗人員進行批量重復,然后開始盤點疊層器件一步步走過來的歷程。
最開始,是基于半透明器件,制備較為簡單的“四終端法”疊層器件,當時底電池用的是半透明器件,結果發現即使是薄層金屬電極,光損失仍然非常高,最終的器件效率總是小于10%,這說明“四終端法”并不適合有機光伏體系。
于是,許秋選擇了“二終端法”,開始重新嘗試,結果若干個體系試下來,終于把效率做到了10%。
后來,經過一段時間的工藝摸索,許秋選擇了兩個高效率的體系,底電池頂電池器件效率終于突破12%,打破了當時疊層器件的世界紀錄。
再后來,許秋對“二終端法”的疊層器件的器件結構進行優化,不使用中間的薄層電極作為電荷復合層,而是直接用兩層幾乎透明的傳輸層取代,這樣可以顯著減小頂電池器件的光損失,極大的提升頂電池的電流密度,效率躍升到14%。
接著,許秋在中引入PCBM,用于調控頂電池和底電池之間的光吸收,使兩者的短路電流密度可以更加容易的匹配,成功將效率沖上15%,突破了有機光伏領域公認的一大門檻。
然后,許秋看到Y系列受體在疊層器件中的折戟沉沙,覺得在設計疊層器件結構的時候,不能單單以原單結器件的效率為基準,而是要更多的考慮底電池和頂電池的適配情況,于是他將IDIC-4F替換為光吸收范圍偏向于短波長范圍的IDIC-M,進一步將器件效率往上推進了一些,達到了15.5%。
再然后,許秋試圖尋找其他課題組開發的近紅外非富勒烯受體,來取代原先組里使用的IEICO-4F,結果發現國家納米科學技術中心李丹課題組開發出來的COi8DFIC,與之前自己的體系最為匹配,最終效率突破16%。
前幾天,學妹心血來潮做了一批器件,結果現實器件的效率反超了模擬實驗室的結果,經研究發現“真空放置”可以提升部分體系器件的性能,通過這種策略,成功將效率提升至16.5%以上。