這是一個循序漸進的過程。
想要一蹴而就,一下子突然就取得突破,這是幾乎不可能實現的事情。
不止有機光伏領域是這樣的,現今其他的科研領域也都是一樣的,即使是熱門的科研領域。
因為科技發展到現在,容易取得突破的領域基本上早就已經突破了,剩下的大多都是難啃的骨頭。
有人說:“鈣鈦礦和石墨烯,兩大領域養活了很多科研人”,“鳥屎摻雜石墨烯都能讓它的性能變好”。
言下之意就是說:“這兩個領域很容易水文章,也水了很多文章”。
他們說的確實有一定的道理。
可以看到的事實是,每年這兩個領域都有很多CNS文章發表,AM、JACS之類的一區頂刊更是不計其數。
比如,曹某到現在研究石墨烯,已經發表了7篇《自然》。
但目前不論是鈣鈦礦還是石墨烯,卻都還是停留在實驗室階段,無法實現產業化。
從這種意義上來說,確實是挺水的。
發了這麼多頂刊,占用了這麼多科研資源,卻沒有絲毫的實際產出。
但反過來想,如果人們都不去水文章,那這兩個非常有潛力的領域也就無從發展。
“水”的背後,其實是科技大爆炸的時代已經過去,人類文明的科技進展陷入了停滯,或者說低速發展的境地。
原先需要100點數就可以點亮的科技樹,現在可能需要100W點數才能點亮。
在這種情況下,即使科研從業人員的總能力值隨著文明的發展,有所提高,比如提高了100倍,但點亮科技樹消耗的時間卻還是原來的100倍。
換言之,“水”隻是發展緩慢的一個外在表現。
其實,換位思考一下也能知道,不論是國內,還是國際上,站在頭部的科學家們,大概率還是對科研有所追求的,如果真的有能力取得關鍵性的突破,誰又會想去水文章呢。
看完魏老師發過來的文獻,許秋又去wos網站上查了一下自己的幾篇工作,現在已經到了2月份,應該會更新一次文章的信息。
結果發現,PCE11給體的AM文章,也就是許秋第一篇大滿貫的文章,現在已經失去了熱點文章的小火苗標識,不過仍舊保留了高被引的小皇冠。
這也很正常,畢竟PCE11材料的結晶性太強,和富勒烯受體適配度還可以,但和大多數非富勒烯體係的適配度不高。
而現在時代已經改變了,富勒烯對有機光伏領域長達近20年的統治已經結束,PCE11也就成為了“時代的眼淚”。
ITIC受體的AM文章,熱點文章和高被引的標識均存在,而且被引用次數已經成功突破100次,達到了168次,被引用次數增長的非常快。
這主要是因為近期非富勒烯相關的文章呈現井噴態勢,光SCI一二區的文章,在這一個月裡就有近30篇被發表出來,如果算上魏興思沒有檢索到的SCI三四區文章,這個數量隻會更高,可能會超過50篇。
而現在發表的有機光伏領域文章,大多數都和ITIC相關,因此基本都會去引用許秋最早發表的ITIC文章。
另外,ITIC相關的《焦耳》綜述,以及IDIC4F受體的《自然·能源》的文章,均被評為熱點文章和高被引文章,獲得了小火苗和小皇冠標識。
同時,這兩篇文章的實時被引用次數也均超過了兩位數,增長速度同樣非常的快。
這都是意料之中的事情,現在許秋和魏興思已經成為了有機光伏領域的領軍人物,發表出去的文章被其他課題組關注並引用的可能性非常高。
就算其他作者隻從功利性的角度來考慮,如果發文章不去引用許秋文章的話,萬一文章審稿的時候被發到了魏興思這邊,那不就尷尬了……
畢竟,不同審稿人的意見,在期刊編輯那邊也是不同的,像是現在的魏興思課題組審有機光伏領域的稿件,如果給出一個拒稿意見,基本上這篇文章就涼涼了。
把幾個新出來的小火苗和小皇冠截圖保存下來之後,許秋關閉了wos的網頁。
幾天後,模擬實驗室中傳來了一個非常大的好消息。
那就是經過一係列的側鏈調控,最終誕生了三個效率突破17%的二元單結體係。
對應的受體材料名稱分彆為Y15、Y18和Y20,它們與J4給體材料結合製備出來的器件,最高效率分彆可達17.17%、17.02%和17.40%!
最佳體係J4:Y20的效率,甚至反超了之前《科學》文章中疊層器件的最高效率17.36%!
具體來說,Y15、Y18、Y20都是對Y14進行側鏈調控而得到的材料。
在初始Y14材料中,TT單元上的側鏈為直鏈的十一烷基(C11),也就是十一個碳原子的直鏈飽和烷烴,氮原子上的側鏈為2乙基己基(EH),也就是8個碳原子的支鏈狀飽和烷烴。
首先,Y15材料。
它相比於Y14材料,僅更改了TT單元上的側鏈,變更為直鏈的壬基(C9),也就是九個碳原子的飽和烷烴,氮原子上的側鏈保持EH不變。
Y15體係器件性能獲得小幅度的提升,許秋簡單分析後,將其歸因於“縮短側鏈讓受體分子堆砌更加容易實現,進而提升材料的電荷遷移率”。
當然,實際上影響的因素是比較複雜的,這是一個多因素共同影響下的平衡結果。
比如,許秋還合成了Y16材料,它相比於Y15材料,進一步縮減TT單元上的側鏈,變更為直鏈的庚基(C7),也就是七個碳原子的飽和烷烴,氮原子上的側鏈保持EH不變。
Y16與J4材料共混後的器件性能,隻有12.68%。
相較於Y14體係16%的效率,和Y15體係17%的效率,Y16體係效率下降幅度非常大。
Y16性能縮水的原因,一方麵可能是側鏈太短,導致材料的溶解性難以保證,比如Y14和Y15在常溫條件下,可以配製15毫克每毫升的氯苯溶液,而Y16需要加熱到80攝氏度以上,才能配製出同樣濃度的溶液;
另一方麵,可能也是側鏈太短,導致分子堆砌的太過容易,GIWAXS結果中,Y16材料的結晶信號明顯強於Y14和Y15,這就使得Y16材料的結晶性太強,難以與J4給體材料實現有效的共混,共混形貌較差。
其次,Y18材料。
它相比於Y14材料,僅更改了氮原子上的側鏈,將其變更為了2丁基辛基(BO),也就是12個碳原子的支鏈狀飽和烷烴,TT單元上的側鏈保持C11不變。
DFT模擬分析結果表明,Y14材料的分子骨架具有15度的扭轉角,共平麵性較差,而Y18材料分子骨架的扭轉角隻有5度。
因而,許秋將Y18材料性能的提升歸因於“Y14材料TT單元上的EH側鏈空間位阻比較大,使得Y14分子骨架共平麵性較差,影響其電荷輸運性能”。
最後,Y20材料。
它綜合了Y15和Y18的優點,既將TT單元上的側鏈,變更為直鏈的壬基(C9),又將氮原子上的側鏈,變更為2丁基辛基(BO)。
最終,Y20材料表現出器件性能上的突破,以及1+11的結果。
除了成功跨入17%俱樂部的Y15、Y18和Y20以外,還有一些其他“失敗”的Y係列材料,比如剛剛的Y16材料就是一個例子,直接撲街到了12%。
這也表明,側鏈的細致調控,對於Y係列材料最終器件性能的影響還是非常關鍵的。
從這一點來看,Y係列材料的調控過程和當初PCE11材料的調控非常的像,也都是主要針對於側鏈的調控。
許秋頓時找到了一個能夠合理自引那篇PCE11的AM文章的理由。
說實話,過年期間Y係列受體材料的摸索工作能夠這麼順利,許秋也是稍微有些意外的。
想想當初,他開發出Y3材料,效率做到了14.8%,但想往上突破到15%,就像便秘一樣,廢了半天勁都上不去。
而現在,自從開發出Y12以後,短短半個月的時間,就直接把效率從15%衝上了17%。
不過,其實也可以理解。
科研這玩意,就和拉稀一樣,隻要找到關鍵點,最開始那一下出來了,後麵就順利多了,如同“靈感噴薄而出”一般。
當然,就像稀總會拉完,提升也都是有極限的。
比如,現在怎麼把這個17.40%,繼續向上突破達到18%,甚至更高,就相對比較困難了。
好在許秋現在手中的底牌還有不少。
在摸索Y係列材料的過程中,他為了對比方便,一直是把給體材料鎖死為J4。
現在,他通過文獻閱讀,已經豐富了自己的給體庫,有很多其他的給體材料可供選擇。
包括之前從清北大學臧超軍,中科院化學所盧長軍,以及國家納米科學技術中心李丹那邊得到的L2、L6、S1幾種材料,許秋都已經同步開發出了他們當前的材料,以及更新的材料版本。
這種做法,有一點像是南山必勝客的做法。
比如當初快樂網開發出來的快樂農場,眼看就要盈利了,結果南山必勝客也開發了一款南山農場,直接免費,然後就把快樂農場給弄死了。
不過,科研嘛,大家都是為了整個領域的進步,互相借鑒彼此的成果也是非常正常的事情。
論文發出來,就是為了讓彆人參考嘛,不然為什麼要發表呢。
而且,許秋雖然在L2、L6、S1的基礎上做出了一些修改,比如引入氟原子、氯原子等等,但並沒有把材料名稱進行大改,而是直接叫為L2Cl、L6F等等,還是比較給原作者麵子的。
因此,接下來,摸索的重點,就是用這些新材料去和Y15、Y18和Y20進行排列組合。
除此之外,關於加工工藝,許秋這邊還有各種精細優化的手段,包括溶劑添加劑、熱退火、溶劑退火、真空放置、熱旋塗、噴塗……
開拓了這麼多方法,現在總有一款可以用的上。
總之,目標就是衝擊18%!