第七十三章 實驗想法（上）
兩人到門衛(wèi)那里借來一輛手推車，在車上放了四個空的水桶，然后推著車來到老化學(xué)樓。
這里有一個專門的水龍頭，流出來的直接就是去離子水。
路上，許秋好奇問道：
“我用了這么久的去離子水，還不知道它和蒸餾水有什么區(qū)別呢。”
“主要是制備方法上的不同，”陳婉清道：
“去離子水的話，首先需要通過石英砂過濾顆粒較粗的雜質(zhì)，然后將其高壓通過反滲透膜，最后還要經(jīng)過紫外殺菌以去除水中的微生物。
假如此時電阻率還沒有達(dá)到純水的要求，可以再進(jìn)行一次離子交換過程，其電阻率可達(dá)到18兆歐姆厘米以上。
相對而言，蒸餾水只是先氣化再冷凝，其電阻率一般沒有去離子水高，因此半導(dǎo)體工業(yè)中用的大多數(shù)是高純度的去離子水?！?p> ……
兩人將去離子水運送回實驗室。
由于吳菲菲還在使用蒸鍍設(shè)備，所以現(xiàn)在不能往儲水艙中加水。
許秋將去離子水和修好的循環(huán)水系統(tǒng)復(fù)制到了模擬實驗室中，再次檢查了一遍，沒有發(fā)現(xiàn)異常。
“學(xué)姐，我們該做正事了，”許秋道：
“來討論合成給體材料的事情吧?！?p> “對哦，明天還要作報告呢?！标愅袂宓溃?p> “那你先來簡單介紹一下有機(jī)光伏材料的發(fā)展史吧，我正好也能檢驗一下你的文獻(xiàn)閱讀情況?！?p> 許秋堅持每天閱讀文獻(xiàn)1小時已經(jīng)超過兩個月了，連暑假都沒有停下。
所以他信心滿滿道：
“有機(jī)光伏材料，也就是用于電池器件的有效層材料，分為給體和受體兩種。
它們最初是被稱為電子給體和電子受體的，后來，人們?yōu)榱藭鴮懞徒涣鞣奖悖瑢ⅰ娮印瘍蓚€字省略了。
在受到光照后，給體材料發(fā)生光電反應(yīng)，生成激子，即電子-空穴對，激子在給/受體的界面處拆分為自由電子和空穴。
接著，自由電子從給體轉(zhuǎn)移到受體上，相當(dāng)于給體材料給出電子，這也是電子給體這個名稱的由來。
在內(nèi)建電場的作用下，電子經(jīng)由受體材料，傳輸?shù)诫姌O負(fù)極，空穴則經(jīng)由給體材料，傳輸?shù)诫姌O正極，電池正負(fù)極之間形成電勢差。
當(dāng)電池外接有負(fù)載時，便形成了光電流?！?p> “原理部分基本正確，繼續(xù)吧。”陳婉清贊許道。
“受體材料的研究進(jìn)展較為緩慢?！痹S秋道：
“最早用的是富勒烯C-60，到現(xiàn)在，被廣為使用的受體材料仍然是富勒烯的衍生物PCBM。
唯一的改進(jìn)就是，原先的C-60不能溶于有機(jī)溶劑，所以需要蒸鍍到器件上，而PCBM可以與給體材料共混，一同旋涂。
當(dāng)然，研究者們也開發(fā)了其他受體材料，比如苝二酰亞胺的衍生物等等，但效率一直做不高，難以突破10%。
而近年來，給體材料取得了很大的突破，研究空間很大。
學(xué)姐是不是因為這個原因，才選擇做給體材料的呢？”
“沒錯，研究空間大，就意味著好發(fā)文章，”陳婉清倒是大方承認(rèn)。
“你繼續(xù)說吧，別打岔了?！?p> “聚合物給體材料，整體上可以分為三代?！痹S秋道：
“最開始是聚對苯乙烯，PPV的衍生物，后來是經(jīng)典的聚3-己基噻吩，P3HT，現(xiàn)在則是以PTB7-TH為代表的D-A共聚物。
聚合物是由一個或多個結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接的大分子，相對分子質(zhì)量通常在1萬以上。
PPV、P3HT都是均聚物，顧名思義，就是只有一個結(jié)構(gòu)單元的聚合物。
而第三代興起的D-A共聚物，就是由兩個結(jié)構(gòu)單元D單元和A單元聚合而成。
因為D、A單元種類繁多，這使得第三代給體材的料數(shù)量也急劇膨脹起來?！?p> “是啊，”陳婉清接過話茬：
“其中大部分給體材料的光電性能都不怎么樣，所以就只能發(fā)在二三四區(qū)期刊灌灌水。
像是PTB7-TH等性能優(yōu)異的材料，還能發(fā)在《自然》的大子刊，比如《自然·光學(xué)》上。
但目前最高12%左右的效率還是不夠看，想要登頂《自然》主刊基本上不可能。
我覺得主要原因在于這些都是基于PCBM受體的體系。
而這個體系有個很大的問題，就是PCBM它幾乎不吸收可見光，因此太陽光的透射損失非常大。
我覺得有機(jī)光伏領(lǐng)域未來的出路，就在于合成一種新的高性能受體，取代并推翻PCBM常年的壟斷地位。
當(dāng)然，這些都是之后的事情了，我們還是先考慮眼前吧。
我來講講我的思路?！?p> “之前我只是和魏老師學(xué)習(xí)過合成方法，用的是比較便宜的原料，實驗操作倒是都學(xué)會了。
但是合成新材料的話，實驗條件肯定會變化，還是要重新摸索。
所以我打算先找已經(jīng)報道過的兩種高性能的D-A聚合物。
將它們在分子級別上共混，做個三元的聚合物，比如我用三種結(jié)構(gòu)單元D、A1、A2進(jìn)行聚合。”
“學(xué)姐，你等下，你這個想法我聽著怎么這么耳熟呢？”許秋想了想，說道：
“這不就是學(xué)姐的上一篇文章的思路嗎，只是這次改成了用三種單元合成一種給體材料了?！?p> 陳婉清笑了笑，沒有正面答復(fù)，而是拋出一個問題：
“學(xué)弟，你有合成經(jīng)驗嗎？”
“沒有?！痹S秋搖搖頭。
“你知道怎么樣改進(jìn)聚合物分子的主鏈，才能使之性能提高嗎？”
“不太清楚。”
“你知道支鏈對分子性能的影響有哪些嗎？”
“結(jié)晶性能？”
“答的不全面，其實包括溶解性、結(jié)晶性能、能級結(jié)構(gòu)，甚至光吸收性能等等，都會有影響。”陳婉清道：
“但是，就算我知道會有哪些影響，也只是從其他人的文獻(xiàn)上知道的，這種經(jīng)驗終究不是自己的。
讓我設(shè)計一種新的分子結(jié)構(gòu)，就像是探索一個新領(lǐng)域，這是需要勇氣的，也是需要能力的。
我可不想花費大量的時間，結(jié)果啥都做不出來，所以我才選擇了比較穩(wěn)妥的，好出文章的實驗思路。
畢竟一入合成深似海呀，實驗周期長，動輒好幾個月，而且不做到最后根本不知道結(jié)果如何，我怕我文章發(fā)不夠，畢業(yè)難啊。
倒是學(xué)弟時間充裕，可以選擇挑戰(zhàn)一下。
怎么樣，有沒有什么想法?！?p> “有。”許秋道。
“還真有啊，說來聽聽。”