“吴菲菲学姐,可以给我介绍下你做的钙钛矿太阳能电池领域吗?”
“可以啊,钙钛矿质料,是一类分子通式为ABX3的物质,”吴菲菲道:
“对于钙钛矿太阳能电池领域,A常用的分子结构为CH3NH3和H2NCHNH2,划分简称为MA和FA。
B通常为铅元素,X为卤素元素,通常用碘元素,溶剂通常接纳DMF。
最经典的两种钙钛矿质料的分子结构就是MAPbI3和FAPbI3,划分是用MAI或FAI与碘化铅混淆制成。
这个领域现在主要问题是铅的毒性,以及器件在空气或高湿度情况下的不稳定性。”
“可以拿它们做有机光伏器件的传输层质料吗?”许秋道。
“从溶剂的角度上来看,是可行的,因为旋涂有机械件的有效层溶液是氯仿、氯苯之类的,它们不能溶解钙钛矿质料。
但从光吸收角度来看,MAPbI3和FAPbI3这两种经典钙钛矿质料恐怕不太合适。
因为,这两种分子主要是用来做有效层的,它们的禁带宽度或许在1.5-1.7电子伏特,在可见光规模内有很好的光吸收性能。
要是做传输层的话,会造成射入到有效层的太阳光强度淘汰,降低光电转换效率。
我们常用的传输层质料,好比PEDOT:PSS、氧化锌等,通常都是禁带宽度大于2电子伏特的质料。”吴菲菲道。
许秋想了一会儿,问道:
“那有没有措施将钙钛矿质料的禁带宽度,也提高到2电子伏特以上呢?”
“措施是有的,修改A、B、X,均会对形成的钙钛矿质料的理化性质造成影响,其中就包罗改变禁带宽度。”
吴菲菲在她的文件袋中翻出一篇文献,递给许秋,说道:
“这样吧,我给你一篇综述,上面有近些年来报道的钙钛矿质料的理化性质,你可以对照着筛选一下。”
“好的。”
……
许秋现在面临的第一个问题是,找到具有高禁带宽度的钙钛矿质料。
对于半导体来说,如果光子的能量低于其禁带宽度,则无法被半导体吸收。
好比硅的禁带宽度约为1.1-1.3电子伏特,那么只有凌驾1.1-1.3电子伏特能量的光子才气被硅吸收,对应于波长小于1000纳米内的光。
因此,硅质料可以吸收部门紫外线、可见光(390-780纳米)以及部门红外线,险些完美的笼罩了整个太阳光谱,这也是硅电池光电转换效率高的原因。
许秋翻阅文献,上面列举了一系列的钙钛矿质料,有禁带宽度凌驾3.0的,也有接近1.0的,另有的质料有多个禁带宽度值。
他仔细一看,原来是差异研究者接纳的测试要领差异,划分用紫外光电子能谱、循环伏安法、光吸收边换算等要领。
看来这禁带宽度的数据也只能做为参考。
翻看了一会儿,他突然意识到一个问题,得先看看实验室里有什么试剂啊。
否则,好不容易找到了合适的质料,结果发现实验室没有,那不就尴尬了。
“吴菲菲,钙钛矿的药品,我们都有什么啊?”许秋道。
“现在我常做的是两种尺度体系,就是MAI、FAI和碘化铅,至于其他的……”吴菲菲顿了顿,说道:
“横竖都放在我的盒子里,你找找看吧,我的盒子是一个半透明的乐扣盒,上面用记号笔标有WFF。”
“好的。”
许秋做好防护措施,进入手套箱。
他找到吴菲菲的专用试剂盒,里面装有许多几何白色塑料瓶装的药品。
MAI和碘化铅的瓶子有许多,看来这两样是她最常用的。
翻了半天,许秋只找到两种对他有用的药品,氯化铅和溴化铅,可以将它们两个与MAI和FAI两两混淆。
从而获得四种钙钛矿质料,划分是MAPbBr3、MAPbCl3、FAPbBr3和FAPbCl3。
许秋旋开氯化铅和溴化铅试剂瓶的瓶盖,确认里面都有药品,然后将它们放了回去。
接着他离开手套箱,找吴菲菲拿到配方:
10%总质量分数的MAI和碘化铅等当量混淆,溶于DMF溶剂,溶液搅拌均匀后,以3000r.p.m.的转速,旋涂30秒。
虽然这是MAPbI3的配方,只能参考。
许秋仿造她的配方,也用10%质量分数为条件,盘算好了四种溶液中的物料配比。
然后,他再次返回手套箱,配了四种钙钛矿溶液各1毫升。
此外,因为之前配的有效层溶液时隔太久,已经不确定是否还能用了,所以他也配了最优条件下的PTB7-TH:PC[70]BM溶液。
……
待溶液溶解后,许秋取来洁净的玻璃片,决定先实验一下钙钛矿溶液的旋涂。
第一片,他放好基片,滴加溶液,开始旋涂。
匀胶机停下,他用镊子取下基片,发现上面的薄膜形貌并欠好,外貌是雾蒙蒙的,感受像是结了一层白霜。
第二片,他换了一种溶液,仍然是同样的情况。
继续换了另外两种溶液,依然会泛起白雾。
这是怎么回事呢?
涂出来的薄膜,看着就差池啊。
至少,要获得透明的薄膜才行。
许秋毫无钙钛矿旋涂经验,他只好喊来吴菲菲。
她看过基片后,说道:
“你可以实验一下反溶剂法,在旋涂事后,滴加反溶剂甲苯,使钙钛矿质料快速结晶,有可能可以改善薄膜形貌。
不外这种要领比力考验时机,需要摸索一下条件,而且差异体系的最佳条件也可能差异。
我的MAPbI3体系,一般做的话是在开始旋涂后,在心中从1默念至5,然后迅速在基片上滴加甲苯。”
“好的,我试试看。”许秋道。
这时,他突然想到,能不能复制吴菲菲的技术呢?
“系统,吴菲菲的技术可以复制吗?”
【可以。】
【检测到溶液配制技术,是否进行纪录?】
【检测到旋涂技术,是否进行纪录?】
……
许秋被一连串的系统提示弄懵了,问道:
“纪录之后,会笼罩原本陈婉清的技术吗?”
【分为两类情况,对于无差异性的技术,如清洗基片等,会笼罩;对于有差异性的技术,如旋涂等,不会笼罩,将划分纪录。】
“明白了,有差异性的技术,均纪录。”
【纪录完成。】
“那无差异性的技术,可以保留两人中熟练度的最高的那个吗?”
【可以,纪录完成。】