“铃铃铃。”早上八点，手机闹钟准时响起。许秋快速按掉闹钟，在床上赖了一分钟，这才一个鲤鱼打挺，坐起了身。他看了看另外两个铺位，陶焱已经离开寝室了，任斌还在呼呼的睡着懒觉。随手抄起手机，解锁屏幕，一长串各种应用软件推送的消息中，有一条来自魏老师的微信消息。“收到，辛苦了。”对方回复的是他之前拍的那一堆仪器图片。许秋看了看消息的发送时间，是凌晨一点多，估计那会儿是魏老师刚到酒店吧。他没有回复魏老师，而是给韩嘉莹发了句“早安”，然后去简单洗漱了一下。洗漱完毕，学妹还没有回复消息，许秋判断她应该是还没起床，毕竟昨晚两个人弄到了凌晨。于是，他便一个人去早锻、吃早点。大概九点的时候，许秋收到了韩嘉莹的消息：“早安~”“^(*￣(oo)￣)^”“这是啥？”“猪。”“你才猪呢。”“反弹。”“反反弹。”“别闹啦，快起床。”“就闹，哼！”许秋一边和学妹聊着天，一边朝材一的方向走去，他主要是打字，学妹主要是发语音，少女的声音带着三分慵懒，三分傲娇，四分柔媚，一听就是老扇形图了。韩嘉莹没有赖太久床，毕竟她今天的实验任务不轻，一方面要测试微波反应器是不是好用，另一方面还要处理许秋昨天投的那两个反应。“起床啦，我去洗漱啦。”“乖，去吧。”许秋大概九点半到达材一216，他发现实验室还没有开门，他是第一个来的。他摇了摇头，用一卡通打开门禁，进入里间的实验室，查看几个小时前准备好的装有样品铜网的8个一次性离心管，每个里面都有2个相同体系的样品。许秋确认离心管和样品铜网上的水分均已经完全晾干，便用塑封袋将它们全部打包带走。来到材一楼下，他刚好遇到了刚刚骑车过来的孙沃，朝对方打了个招呼，接着轻车熟路的向老化楼走去。今天预约的TEM测试时间是十点整，他提前了大约十分钟到达TEM测试房间，上一组的学生还没有离开，他们正在测试最后一个样品。等了一会儿，终于轮到了许秋。负责测试的老师还是上次的那个，话不是很多，对方简单询问了一下许秋样品的类型，想要得到什么信息，便开始上样品。液氮冷却、抽真空、打开相机、开始测试。两人交流拍摄部位、拍照、缩小画面、继续拍照、继续缩小画面……放大画面、换一个位置、重复上一步。更换样品，重复上面三步。U盘拷贝数据，拍拍屁股走人。虽然TEM测试得到的最终数据是一组.bmp格式的位图图片，之后还需要自己手动裁剪、图像处理，但在测试过程中，也是可以直接通过电脑屏幕实时看到图像的。离开测试房间时，许秋已经在心中完成了数据的初步分析。一共四组条件，TEM的图像各不相同：1#，纯氯仿溶剂条件，给受体共混的非常好，几乎没有PDI的聚集区域；2#，氯仿+DIO条件，给受体共混的较好，有少量PDI的聚集区域；3#，纯氯苯溶剂条件，给受体出现一定程度的相分离，有明显的PDI晶相区域产生；4#，氯苯+DIO条件，给受体出现明显的相分离，有大量PDI晶相区域产生。不同的溶剂处理条件，对应着不同的器件性能，根据之前模拟实验室中得出的结论，2#最佳，1#次之，3#再次，4#最差。这个器件性能与共混形貌的对应关系，倒是符合有机光伏领域关于共混形貌的通用理论，即有效层的最佳共混形貌为双连续的三相结构，2#的共混形貌最佳，因此对应的器件性能也是最佳。所谓的双连续的三相结构，指的是给体聚集相、受体聚集相、给受体共混相三种相区缺一不可：其中，两种聚集相需呈现双连续的构造，贯穿整个有效层大约100纳米的尺度，用来产生激子，并将自由的电子/空穴输运至电极；在两种聚集相的交界处存续着共混相，也会产生激子，但主要作用是拆分激子，形成自由的电子/空穴，然后分别将它们转移至受体聚集相/给体聚集相。而在有机光伏领域，整个光电转换过程主要有五步：激子产生，光能转换为电能的第一步，光电材料吸收光子受到激发，形成被库仑引力束缚的电子/空穴对；激子扩散，被束缚的电子/空穴对转移至给受体共混相；激子拆分，被束缚的电子/空穴对在给受体界面处被拆分，变为可自由移动的电子/空穴，分别留在受体/给体相中，期间会损失一部分能量；自由电荷输运，受内建电场的驱动，自由电子/空穴分别在受体/给体聚集相中向两个电极方向移动；自由电荷被电极收集，在无外加载荷情况下，两个电极分别聚集电子/空穴，即负/正电荷，形成电势差，如果有外加载荷，则形成光电流。三相结构承担了这五个步骤中的前四步，共混薄膜形貌的重要性可见一斑。这也是为什么使用同样的光电材料，在不同器件加工条件下，最终得到的电池器件性能不同的原因。许秋离开老化楼，在外面溜达了几步，来到旁边的第四教学楼，随便找了个没在上课的教室，走了进去。教室里有几个自习的学生，许秋的出现并没有造成什么波澜。许秋扫了两眼他们的课本。嚯，《高等数学B》。应该是大一的学弟学妹们，上完了第一二节课后留在教室里复习吧。许秋内心随意推理了一番，随后在靠近门口的座位上趴下假装睡觉，进入模拟实验室II。基于这次的TEM测试结果，他得到了几个主要结论：第一，许秋和韩嘉莹的两个最优3D-PDI体系，在低沸点氯仿溶剂处理条件下，PDI分子的本征结晶性能够被极大幅度的抑制。第二，PDI非富勒烯受体体系，和传统聚合物给体/富勒烯衍生物受体的体系不同，前者有效层的共混形貌受加工溶剂的影响非常大，许秋推测可能的原因是，前者为小分子材料主导的结晶，后者为聚合物材料主导的结晶。第三，高沸点的溶剂添加剂DIO，会延长有效层溶液转换为有效层薄膜的时间，进而提升3D-PDI分子的结晶性，增加了PDI晶区的数量和大小。第四，氯仿和氯苯两个主溶剂进行比较，氯仿的沸点低于氯苯，因而初始状态下氯苯溶剂的体系更容易诱导3D-PDI分子结晶，形成晶区。在这些结论之中，第二条为接下来的实验优化提供了新的思路：既然有效层的共混形貌，在极大程度上会受到加工溶剂的影响，那便强化这方面的探索力度。许秋很快便做好实验规划，以纯氯仿的体系作为基准点（此时PDI的晶区几乎为0），仿造之前氯仿/DIO体系的优化路线，引入各种各样的高沸点溶剂作为溶剂添加剂(PDI晶区数量、尺度增加）。接着，他迅速给模拟实验人员下达指令，探索氯仿/氯苯体系，氯仿/二氯苯体系，氯仿/氯萘体系…………下午，许秋补充了两个3D-PDI体系的HOMO/LUMO能级测试。这次他的3D-PDI分子虽然开发了三代，但许秋不打算像之前PCE11体系那样，把三代分子拆分成三篇文章发表。一方面，要拆分成三篇文章，就必须按照一、二、三代的顺序发表，有被其他人提前截胡的可能性。另一方面，这种拆开发文章，可能最终结果是一篇普通一区加上两篇二区，文章数量是上去了，但质量却比不上一篇NC，况且还有编辑或者其他研究工作者不买账的风险。如果是缺文章毕业的话，这样搞搞也可以理解，但许秋现在不缺文章，自然没必要这么做。完成HOMO/LUMO能级测试后，许秋把现有表征数据放在PPT文件中进行汇总。不总结不知道，一总结吓一跳。他惊讶的发现，他和学妹的两个最优3D-PDI体系的表征数据，现在已经基本凑齐了：光吸收性能，包括光吸收光谱UV-vis、荧光光谱PL、瞬态荧光光谱TRPL，全部测试完毕；HOMO/LUMO能级测试，刚刚测完；分子结构相关，包括核磁共振NMR氢谱、碳谱，元素分析，已送样，等待几天就可以拿到原始数据；DFT模拟，测试完毕。光电性能，亮态/暗态J-V特性曲线、外量子效率曲线EQE，测试完毕，当然如果日后效率创新高，还需要重新绘制新的；形态学表征，透射电子显微镜TEM，测试完毕。现在缺少的表征测试，只剩下不多的几种，电荷输运机制方面的CELIV，分子堆砌结构表征GIWAXS，以及原子力显微镜AFM，或许再加上一个SCLC。下周花一两天的时间把CELIV、AFM、SCLC搞定，两周后去光源再测个GIWAXS，数据就补齐了。这样看来，文章都可以写起来了啊。