第七十三章 实验想法（上）
两人到门卫那里借来一辆手推车，在车上放了四个空的水桶，然后推着车来到老化学楼。
这里有一个专门的水龙头，流出来的直接就是去离子水。
路上，许秋好奇问道：
“我用了这么久的去离子水，还不知道它和蒸馏水有什么区别呢。”
“主要是制备方法上的不同，”陈婉清道：
“去离子水的话，首先需要通过石英砂过滤颗粒较粗的杂质，然后将其高压通过反渗透膜，最后还要经过紫外杀菌以去除水中的微生物。
假如此时电阻率还没有达到纯水的要求，可以再进行一次离子交换过程，其电阻率可达到18兆欧姆厘米以上。
相对而言，蒸馏水只是先气化再冷凝，其电阻率一般没有去离子水高，因此半导体工业中用的大多数是高纯度的去离子水。”
……
两人将去离子水运送回实验室。
由于吴菲菲还在使用蒸镀设备，所以现在不能往储水舱中加水。
许秋将去离子水和修好的循环水系统复制到了模拟实验室中，再次检查了一遍，没有发现异常。
“学姐，我们该做正事了，”许秋道：
“来讨论合成给体材料的事情吧。”
“对哦，明天还要作报告呢。”陈婉清道：
“那你先来简单介绍一下有机光伏材料的发展史吧，我正好也能检验一下你的文献阅读情况。”
许秋坚持每天阅读文献1小时已经超过两个月了，连暑假都没有停下。
所以他信心满满道：
“有机光伏材料，也就是用于电池器件的有效层材料，分为给体和受体两种。
它们最初是被称为电子给体和电子受体的，后来，人们为了书写和交流方便，将‘电子’两个字省略了。
在受到光照后，给体材料发生光电反应，生成激子，即电子-空穴对，激子在给/受体的界面处拆分为自由电子和空穴。
接着，自由电子从给体转移到受体上，相当于给体材料给出电子，这也是电子给体这个名称的由来。
在内建电场的作用下，电子经由受体材料，传输到电极负极，空穴则经由给体材料，传输到电极正极，电池正负极之间形成电势差。
当电池外接有负载时，便形成了光电流。”
“原理部分基本正确，继续吧。”陈婉清赞许道。
“受体材料的研究进展较为缓慢。”许秋道：
“最早用的是富勒烯C-60，到现在，被广为使用的受体材料仍然是富勒烯的衍生物PCBM。
唯一的改进就是，原先的C-60不能溶于有机溶剂，所以需要蒸镀到器件上，而PCBM可以与给体材料共混，一同旋涂。
当然，研究者们也开发了其他受体材料，比如苝二酰亚胺的衍生物等等，但效率一直做不高，难以突破10%。
而近年来，给体材料取得了很大的突破，研究空间很大。
学姐是不是因为这个原因，才选择做给体材料的呢？”
“没错，研究空间大，就意味着好发文章，”陈婉清倒是大方承认。
“你继续说吧，别打岔了。”
“聚合物给体材料，整体上可以分为三代。”许秋道：
“最开始是聚对苯乙烯，PPV的衍生物，后来是经典的聚3-己基噻吩，P3HT，现在则是以PTB7-TH为代表的D-A共聚物。
聚合物是由一个或多个结构单元重复连接的大分子，相对分子质量通常在1万以上。
PPV、P3HT都是均聚物，顾名思义，就是只有一个结构单元的聚合物。
而第三代兴起的D-A共聚物，就是由两个结构单元D单元和A单元聚合而成。
因为D、A单元种类繁多，这使得第三代给体材的料数量也急剧膨胀起来。”
“是啊，”陈婉清接过话茬：
“其中大部分给体材料的光电性能都不怎么样，所以就只能发在二三四区期刊灌灌水。
像是PTB7-TH等性能优异的材料，还能发在《自然》的大子刊，比如《自然·光学》上。
但目前最高12%左右的效率还是不够看，想要登顶《自然》主刊基本上不可能。
我觉得主要原因在于这些都是基于PCBM受体的体系。
而这个体系有个很大的问题，就是PCBM它几乎不吸收可见光，因此太阳光的透射损失非常大。
我觉得有机光伏领域未来的出路，就在于合成一种新的高性能受体，取代并推翻PCBM常年的垄断地位。
当然，这些都是之后的事情了，我们还是先考虑眼前吧。
我来讲讲我的思路。”
“之前我只是和魏老师学习过合成方法，用的是比较便宜的原料，实验操作倒是都学会了。
但是合成新材料的话，实验条件肯定会变化，还是要重新摸索。
所以我打算先找已经报道过的两种高性能的D-A聚合物。
将它们在分子级别上共混，做个三元的聚合物，比如我用三种结构单元D、A1、A2进行聚合。”
“学姐，你等下，你这个想法我听着怎么这么耳熟呢？”许秋想了想，说道：
“这不就是学姐的上一篇文章的思路吗，只是这次改成了用三种单元合成一种给体材料了。”
陈婉清笑了笑，没有正面答复，而是抛出一个问题：
“学弟，你有合成经验吗？”
“没有。”许秋摇摇头。
“你知道怎么样改进聚合物分子的主链，才能使之性能提高吗？”
“不太清楚。”
“你知道支链对分子性能的影响有哪些吗？”
“结晶性能？”
“答的不全面，其实包括溶解性、结晶性能、能级结构，甚至光吸收性能等等，都会有影响。”陈婉清道：
“但是，就算我知道会有哪些影响，也只是从其他人的文献上知道的，这种经验终究不是自己的。
让我设计一种新的分子结构，就像是探索一个新领域，这是需要勇气的，也是需要能力的。
我可不想花费大量的时间，结果啥都做不出来，所以我才选择了比较稳妥的，好出文章的实验思路。
毕竟一入合成深似海呀，实验周期长，动辄好几个月，而且不做到最后根本不知道结果如何，我怕我文章发不够，毕业难啊。
倒是学弟时间充裕，可以选择挑战一下。
怎么样，有没有什么想法。”
“有。”许秋道。
“还真有啊，说来听听。”
这里有一个专门的水龙头，流出来的直接就是去离子水。
路上，许秋好奇问道：
“我用了这么久的去离子水，还不知道它和蒸馏水有什么区别呢。”
“主要是制备方法上的不同，”陈婉清道：
“去离子水的话，首先需要通过石英砂过滤颗粒较粗的杂质，然后将其高压通过反渗透膜，最后还要经过紫外杀菌以去除水中的微生物。
假如此时电阻率还没有达到纯水的要求，可以再进行一次离子交换过程，其电阻率可达到18兆欧姆厘米以上。
相对而言，蒸馏水只是先气化再冷凝，其电阻率一般没有去离子水高，因此半导体工业中用的大多数是高纯度的去离子水。”
……
两人将去离子水运送回实验室。
由于吴菲菲还在使用蒸镀设备，所以现在不能往储水舱中加水。
许秋将去离子水和修好的循环水系统复制到了模拟实验室中，再次检查了一遍，没有发现异常。
“学姐，我们该做正事了，”许秋道：
“来讨论合成给体材料的事情吧。”
“对哦，明天还要作报告呢。”陈婉清道：
“那你先来简单介绍一下有机光伏材料的发展史吧，我正好也能检验一下你的文献阅读情况。”
许秋坚持每天阅读文献1小时已经超过两个月了，连暑假都没有停下。
所以他信心满满道：
“有机光伏材料，也就是用于电池器件的有效层材料，分为给体和受体两种。
它们最初是被称为电子给体和电子受体的，后来，人们为了书写和交流方便，将‘电子’两个字省略了。
在受到光照后，给体材料发生光电反应，生成激子，即电子-空穴对，激子在给/受体的界面处拆分为自由电子和空穴。
接着，自由电子从给体转移到受体上，相当于给体材料给出电子，这也是电子给体这个名称的由来。
在内建电场的作用下，电子经由受体材料，传输到电极负极，空穴则经由给体材料，传输到电极正极，电池正负极之间形成电势差。
当电池外接有负载时，便形成了光电流。”
“原理部分基本正确，继续吧。”陈婉清赞许道。
“受体材料的研究进展较为缓慢。”许秋道：
“最早用的是富勒烯C-60，到现在，被广为使用的受体材料仍然是富勒烯的衍生物PCBM。
唯一的改进就是，原先的C-60不能溶于有机溶剂，所以需要蒸镀到器件上，而PCBM可以与给体材料共混，一同旋涂。
当然，研究者们也开发了其他受体材料，比如苝二酰亚胺的衍生物等等，但效率一直做不高，难以突破10%。
而近年来，给体材料取得了很大的突破，研究空间很大。
学姐是不是因为这个原因，才选择做给体材料的呢？”
“没错，研究空间大，就意味着好发文章，”陈婉清倒是大方承认。
“你继续说吧，别打岔了。”
“聚合物给体材料，整体上可以分为三代。”许秋道：
“最开始是聚对苯乙烯，PPV的衍生物，后来是经典的聚3-己基噻吩，P3HT，现在则是以PTB7-TH为代表的D-A共聚物。
聚合物是由一个或多个结构单元重复连接的大分子，相对分子质量通常在1万以上。
PPV、P3HT都是均聚物，顾名思义，就是只有一个结构单元的聚合物。
而第三代兴起的D-A共聚物，就是由两个结构单元D单元和A单元聚合而成。
因为D、A单元种类繁多，这使得第三代给体材的料数量也急剧膨胀起来。”
“是啊，”陈婉清接过话茬：
“其中大部分给体材料的光电性能都不怎么样，所以就只能发在二三四区期刊灌灌水。
像是PTB7-TH等性能优异的材料，还能发在《自然》的大子刊，比如《自然·光学》上。
但目前最高12%左右的效率还是不够看，想要登顶《自然》主刊基本上不可能。
我觉得主要原因在于这些都是基于PCBM受体的体系。
而这个体系有个很大的问题，就是PCBM它几乎不吸收可见光，因此太阳光的透射损失非常大。
我觉得有机光伏领域未来的出路，就在于合成一种新的高性能受体，取代并推翻PCBM常年的垄断地位。
当然，这些都是之后的事情了，我们还是先考虑眼前吧。
我来讲讲我的思路。”
“之前我只是和魏老师学习过合成方法，用的是比较便宜的原料，实验操作倒是都学会了。
但是合成新材料的话，实验条件肯定会变化，还是要重新摸索。
所以我打算先找已经报道过的两种高性能的D-A聚合物。
将它们在分子级别上共混，做个三元的聚合物，比如我用三种结构单元D、A1、A2进行聚合。”
“学姐，你等下，你这个想法我听着怎么这么耳熟呢？”许秋想了想，说道：
“这不就是学姐的上一篇文章的思路吗，只是这次改成了用三种单元合成一种给体材料了。”
陈婉清笑了笑，没有正面答复，而是抛出一个问题：
“学弟，你有合成经验吗？”
“没有。”许秋摇摇头。
“你知道怎么样改进聚合物分子的主链，才能使之性能提高吗？”
“不太清楚。”
“你知道支链对分子性能的影响有哪些吗？”
“结晶性能？”
“答的不全面，其实包括溶解性、结晶性能、能级结构，甚至光吸收性能等等，都会有影响。”陈婉清道：
“但是，就算我知道会有哪些影响，也只是从其他人的文献上知道的，这种经验终究不是自己的。
让我设计一种新的分子结构，就像是探索一个新领域，这是需要勇气的，也是需要能力的。
我可不想花费大量的时间，结果啥都做不出来，所以我才选择了比较稳妥的，好出文章的实验思路。
毕竟一入合成深似海呀，实验周期长，动辄好几个月，而且不做到最后根本不知道结果如何，我怕我文章发不够，毕业难啊。
倒是学弟时间充裕，可以选择挑战一下。
怎么样，有没有什么想法。”
“有。”许秋道。
“还真有啊，说来听听。”