草莓超碰石榴社区

      “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,钙钛矿材料,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,分别简称为MA和FA。

      B通常为铅元素,X为卤素元素,通常用碘元素,溶剂通常采用DMF。

      最经典的两种钙钛矿材料的分子结构就是MAPbI3和FAPbI3,分别是用MAI或FAI与碘化铅混合制成。

      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环境下的不稳定性。”

      “可以拿它们做有机光伏器件的传输层材料吗?”许秋道。

      “从溶剂的角度上来看,是可行的,因为旋涂有机器件的有效层溶液是氯仿、氯苯之类的,它们不能溶解钙钛矿材料。

      但从光吸收角度来看,MAPbI3和FAPbI3这两种经典钙钛矿材料恐怕不太合适。

      因为,这两种分子主要是用来做有效层的,它们的禁带宽度大概在1.5-1.7电子伏特,在可见光范围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减少,降低光电转换效率。

      我们常用的传输层材料,比如PEDOT:PSS、氧化锌等,通常都是禁带宽度大于2电子伏特的材料。”吴菲菲道。

      许秋想了一会儿,问道:

      “那有没有办法将钙钛矿材料的禁带宽度,也提高到2电子伏特以上呢?”

      “办法是有的,修改A、B、X,均会对形成的钙钛矿材料的理化性质造成影响,其中就包括改变禁带宽度。”

      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材料的理化性质,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材料。

      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。

      比如硅的禁带宽度约为1.1-1.3电子伏特,那么只有超过1.1-1.3电子伏特能量的光子才能被硅吸收,对应于波长小于1000纳米内的光。

      因此,硅材料可以吸收部分紫外线、可见光(390-780纳米)以及部分红外线,几乎完美的覆盖了整个太阳光谱,这也是硅电池光电转换效率高的原因。

      许秋翻献,上面列举了一系列的钙钛矿材料,有禁带宽度超过3.0的,也有接近1.0的,还有的材料有多个禁带宽度值。

      他仔细一看,原来是不同研究者采用的测试方法不同,分别用紫外光电子能谱、循环伏安法、光吸收边换算等方法。

      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。

      不然,好不容易找到了合适的材料,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标准体系,就是MAI、FAI和碘化铅,至于其他的……”吴菲菲顿了顿,说道:

      “反正都放在我的盒子里,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,里面装有好多白色塑料瓶装的药品。

      MAI和碘化铅的瓶子有很多,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两两混合。

      从而得到四种钙钛矿材料,分别是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和碘化铅等当量混合,溶于DMF溶剂,溶液搅拌均匀后,以的转速,旋涂30秒。

      当然这是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,计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,许秋取来干净的玻璃片,决定先尝试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不好,表面是雾蒙蒙的,感觉像是结了一层白霜。

      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,依然会出现白雾。

      这是怎么回事呢?

      涂出来的薄膜,看着就不对啊。

      至少,要得到透明的薄膜才行。

      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:

      “你可以尝试一下反溶剂法,在旋涂过后,滴加反溶剂甲苯,使钙钛矿材料快速结晶,有可能可以改善薄膜形貌。

      不过这种方法比较考验时机,需要摸索一下条件,而且不同体系的最佳条件也可能不同。

      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能呢?

      “系统,吴菲菲的技能可以复制吗?”

      【可以。】

      【检测到溶液配制技能,是否进行记录?】

      【检测到旋涂技能,是否进行记录?】

      ……

      许秋被一连串的系统提示弄懵了,问道:

      “记录之后,会覆盖原本陈婉清的技能吗?”

      【分为两类情况,对于无差异性的技能,如清洗基片等,会覆盖;对于有差异性的技能,如旋涂等,不会覆盖,将分别记录。】

      “明白了,有差异性的技能,均记录。”

      【记录完成。】

      “那无差异性的技能,可以保留两人中熟练度的最高的那个吗?”

      【可以,记录完成。】

      上一章目录+书架下一章