许秋继续阅读魏兴思发来的文献。第三篇一区文章来自国家纳米科学技术中心的李丹，他们课题组又发了一篇Sci.Bull.，同样是只有一张图片的“短通讯”文章。说起来，Sci.Bull.这个期刊还是许秋告诉魏兴思的，之前并不在魏老师的期刊检索库当中。另外，这个期刊的名称，如果缩写成两个字母的话，可以和《自然·通讯》的缩写NC一决高下了……李丹课题组报道了一种名为S1的三元共轭共聚物给体材料。这种材料的分子结构是在PBDB-T基准给体的基础上进行改性而来，PBDB-T是D-A二元共聚物，D单元是BDT，A单元是BDD。而S1的话，额外引入了第二种A单元，即用氟原子和乙酸乙酯取代的噻吩单元，这种连接有两个吸电子基团的噻吩单元，可以降低给体材料的HOMO能级。通过改变三元共轭共聚物分子中两种A单元的比例，可以实现对给体材料能级结构的精细调控。结果表明，引入10%摩尔分数的第二种A单元，得到的给体材料的器件性能最佳。此时，S1材料与他们之前开发出来的COi8DFIC受体结合，制备得到的电池器件，最高效率可以达到13.36%。这是到目前为止报道的二元单结有机光伏器件中，效率最接近许秋《自然·能源》文章的一个体系。于是，许秋也把S1材料列入到自己的给体材料库之中。其实，许秋对李丹课题组的印象还是比较深刻的。对方发表的文章基本都在Sci.Bull.上，大多是篇幅很短的“短通讯”文章，而且还都是效率比较高的体系。另外，许秋之前在有机光伏领域中并没有听说过李丹这一号人，他推测可能对方是从其他光伏领域转行过来的，然后刚好抓住了非富勒烯的风口，直接起飞。当然，也有可能是因为对方投的期刊都比较“偏”，不在魏兴思的期刊库中，也就无法被许秋看到。第四篇工作，是来自马薇薇课题组的一篇AM文章。她们做的是基于ITIC的聚合物受体材料，主要的思路就是许秋之前在《焦耳》综述，以及交流大会时告知她们的想法。不过，她们报道的器件性能并不高，效率刚刚突破10%。或许是她们器件优化的不太行，许秋在模拟实验室这边同样体系的结果，效率可以做到11%以上。这个工作能够发表在AM上，一方面可能她们是运气比较好，另一方面可能也是因为这个工作的新意比较高，毕竟算是开创了一个小小的细分领域。另外，或许也与这篇文章挂了许秋、魏兴思的名字有关。这篇AM文章一共四位作者，马薇薇是四作加通讯，她的硕士生是一作，许秋是二作，魏兴思是三作。其中，许秋没有参与到这个工作具体的实验中，只是在对方投稿前帮忙改了改。不过，实验想法算是许秋提出来的，他挂个二作也并不过分。而且，这也是科研圈的游戏规则，花花轿子众人抬嘛。像学术大佬，动辄上百篇文章，近千篇的文章，很多都是挂名挂上去的，光靠自己一个课题组，是很难发这么多文章的。就算是大课题组，一年能稳定发20篇大大小小的文章，已经算非常难得了。大多数情况，都是大佬主动或被动与其他人合作，大佬提个想法，挂个名，其他人帮忙实现这个想法，最终实现双赢。第五篇工作，来自港大的严虎，他们发了一篇AM的子刊AEM。严虎课题组基于PCE11给体的衍生物，合成了一种类似于许秋之前做的PBT3T给体分子，将其命名为PffBX-T3。之后，他们将PffBX-T3给体材料与ITIC2受体材料结合，制备有机光伏器件，效率可达11.3%。这个工作没太大的亮点，就是基于给体材料的改性，因此只发表在了AEM上。现在有机光伏领域的门槛已经被许秋拉的非常高了。本来之前8%的效率还能够得上二区、弱一区，现在如果新意不足，就要10%的效率才能上的了弱一区，11%的效率也只能发表AM的子刊。当然，这是对于纯拼效率工作的标准。如果有其他亮点的话，比如马薇薇那篇，虽然效率差一些，但也可以上AM。第六篇工作，中科院化学所的卢长军课题组发表了一篇JACS。他们报道了一种有机光伏叠层器件，效率可达13.8%。用的材料大多都是老材料，底电池是PBDB-T:ITCC-M，顶电池是PCE10:IEICO，传输层材料使用了氧化锌、PEDOT:PSS、PCP-Na、PFN-Br。之前漂亮国Forrest课题组也发表了一篇有机光伏领域叠层器件，不过是在《自然·光电》上，效率可以达到14%以上。其实，单论这两篇叠层器件文章的水平，卢长军课题组这篇JACS和之前Forrest课题组的《自然·光电》差距并不大。但卢长军他们却只发表了一篇JACS，还是有些可惜的。可能有多方面的原因，比如卢长军他们出手速度有些慢，投稿时间晚于漂亮国Forrest课题组；效率也没有突破，13.8%的数值略低于Forrest课题组的14%+；再加上卢长军在有机光伏领域的影响力也不如Forrest。综合下来就只发表了一篇JACS。另外，可能也是因为JACS这样的一区顶刊，与《自然·光电》这种《自然》大子刊之间没有什么过渡的期刊。如果冲不上《自然》大子刊，那就只能掉回JACS、AM、NC、EES……。也因此，一些课题组如果觉得自己冲不上去，就不会去投《自然》大子刊，因为《自然》大子刊审稿比较慢，太过于浪费时间。第七篇工作，泡菜国Choi课题组发表了一篇ACSEL。他们合成了一种名为3MT-Th的给体材料，这种二元D-A共聚物给体材料的分子结构非常的简单，D单元是BDT，A单元是单乙酸乙酯取代的噻吩，合成起来较为容易，成本可能也比较低。他们将3MT-Th给体和IDIC受体材料结合，并用非卤溶剂甲苯进行器件加工，效率最高可达10%。总的来说，这种3MT-Th材料的设计思路和许秋之前交给学妹的PTQ系列材料有些相似。主要也是突出“合成简单、节省成本”的亮点，另外这个工作还捎带了“非卤溶剂”的概念。受这篇文章的启发，许秋打算之后也让学妹试一试非卤溶剂，虽然器件效率不一定能够提升，但也算是一个白捡来的亮点，不用白不用。看到这里，许秋发现最新报道出来的文章，大多数都是基于给体材料的合成与开发。他推测可能是因为自己做的受体材料太多了，把其他人能走的路都给走的差不多了，导致其他人纷纷选择了给体材料的道路。当然，也有可能因为很多课题组的优势方向就是给体方向。毕竟，之前富勒烯体系统治下的时代，基于受体材料的开发吃力不讨好，使得大多数研究者从事的都是给体材料的开发。另外，从功利性的角度上来讲，现在许秋已经把受体材料开发的非常完备了。而给体材料却相对匮乏，机会非常的多。只要顺便合成出来一种差不多的给体材料，和买来的ITIC等基准受体材料混一混，拿到一个10%的效率并不算难。一旦效率可以达到10%，基本上就可以发一篇弱一区，甚至一区的文章。这种档次的文章，哪怕是对于正教授来说，都是非常有吸引力的。同时，许秋还发现国内同行们的科研嗅觉，以及反应速度也是比较快的。放眼望去，有机光伏领域的半壁以上江山都被国内的研究者给占据了。当然，这可能也和漂亮国缩减了有机光伏领域的研究经费有关。包括魏兴思从漂亮国回国，其实也是受到了漂亮国政策这方面的影响，他原先在NREL课题组的运转出现了一些问题。一区文章一共就只有这七篇，剩下的都是一些弱一区或二区的小文章了。现在许秋看这些弱一区或二区的小文章，只要不是纯机理相关的文献，大多数文章都只需要不到一分钟的时间，就可以阅读完毕。只要看看标题、摘要、再扫一眼图表，基本上就能知道对方做了一个什么样的工作。来来回回就那么一些东西：基于给体的改性、受体的改性、传输层的改性，或者是玩其他一些概念。看起来是有一些水，但许秋作为一个从业者，也知道这其实是没办法的事情。在现阶段，有机光伏领域确实没有太多新的东西可以挖掘。说白了，有机光伏领域现在还处于发展阶段，只能单纯的比拼效率，效率高的去顶刊，效率低又没有太大的亮点就去差一些的期刊。只有把效率冲到一定程度，才能够去考虑更加深远的问题。就好比，人吃饱了才会去追求精神方面的满足一样。现在有机光伏领域还是处于饿肚子的状态，如果效率一直无法突破，最终的结果就是走向消亡，也就是饿死了。只有吃饱了，比如效率突破18%、20%，可以和钙钛矿、硅基太阳能电池掰掰手腕了，这时候才能去考虑建立理论模型，解决工业化中可能遇到的各种问题。这是一个循序渐进的过程。想要一蹴而就，一下子突然就取得突破，这是几乎不可能实现的事情。不止有机光伏领域是这样的，现今其他的科研领域也都是一样的，即使是热门的科研领域。因为科技发展到现在，容易取得突破的领域基本上早就已经突破了，剩下的大多都是难啃的骨头。有人说：“钙钛矿和石墨烯，两大领域养活了很多科研人”，“鸟屎掺杂石墨烯都能让它的性能变好”。言下之意就是说：“这两个领域很容易水文章，也水了很多文章”。他们说的确实有一定的道理。可以看到的事实是，每年这两个领域都有很多CNS文章发表，AM、JACS之类的一区顶刊更是不计其数。比如，曹某到现在研究石墨烯，已经发表了7篇《自然》。但目前不论是钙钛矿还是石墨烯，却都还是停留在实验室阶段，无法实现产业化。从这种意义上来说，确实是挺水的。发了这么多顶刊，占用了这么多科研资源，却没有丝毫的实际产出。但反过来想，如果人们都不去水文章，那这两个非常有潜力的领域也就无从发展。“水”的背后，其实是科技大爆炸的时代已经过去，人类文明的科技进展陷入了停滞，或者说低速发展的境地。原先需要100点数就可以点亮的科技树，现在可能需要100W点数才能点亮。在这种情况下，即使科研从业人员的总能力值随着文明的发展，有所提高，比如提高了100倍，但点亮科技树消耗的时间却还是原来的100倍。换言之，“水”只是发展缓慢的一个外在表现。其实，换位思考一下也能知道，不论是国内，还是国际上，站在头部的科学家们，大概率还是对科研有所追求的，如果真的有能力取得关键性的突破，谁又会想去水文章呢。看完魏老师发过来的文献，许秋又去wos网站上查了一下自己的几篇工作，现在已经到了2月份，应该会更新一次文章的信息。结果发现，PCE11给体的AM文章，也就是许秋第一篇大满贯的文章，现在已经失去了热点文章的小火苗标识，不过仍旧保留了高被引的小皇冠。这也很正常，毕竟PCE11材料的结晶性太强，和富勒烯受体适配度还可以，但和大多数非富勒烯体系的适配度不高。而现在时代已经改变了，富勒烯对有机光伏领域长达近20年的统治已经结束，PCE11也就成为了“时代的眼泪”。ITIC受体的AM文章，热点文章和高被引的标识均存在，而且被引用次数已经成功突破100次，达到了168次，被引用次数增长的非常快。这主要是因为近期非富勒烯相关的文章呈现井喷态势，光SCI一二区的文章，在这一个月里就有近30篇被发表出来，如果算上魏兴思没有检索到的SCI三四区文章，这个数量只会更高，可能会超过50篇。而现在发表的有机光伏领域文章，大多数都和ITIC相关，因此基本都会去引用许秋最早发表的ITIC文章。另外，ITIC相关的《焦耳》综述，以及IDIC-4F受体的《自然·能源》的文章，均被评为热点文章和高被引文章，获得了小火苗和小皇冠标识。同时，这两篇文章的实时被引用次数也均超过了两位数，增长速度同样非常的快。这都是意料之中的事情，现在许秋和魏兴思已经成为了有机光伏领域的领军人物，发表出去的文章被其他课题组关注并引用的可能性非常高。就算其他作者只从功利性的角度来考虑，如果发文章不去引用许秋文章的话，万一文章审稿的时候被发到了魏兴思这边，那不就尴尬了……毕竟，不同审稿人的意见，在期刊编辑那边也是不同的，像是现在的魏兴思课题组审有机光伏领域的稿件，如果给出一个拒稿意见，基本上这篇文章就凉凉了。把几个新出来的小火苗和小皇冠截图保存下来之后，许秋关闭了wos的网页。几天后，模拟实验室中传来了一个非常大的好消息。那就是经过一系列的侧链调控，最终诞生了三个效率突破17%的二元单结体系。对应的受体材料名称分别为Y15、Y18和Y20，它们与J4给体材料结合制备出来的器件，最高效率分别可达17.17%、17.02%和17.40%！最佳体系J4:Y20的效率，甚至反超了之前《科学》文章中叠层器件的最高效率17.36%！具体来说，Y15、Y18、Y20都是对Y14进行侧链调控而得到的材料。在初始Y14材料中，TT单元上的侧链为直链的十一烷基（C11），也就是十一个碳原子的直链饱和烷烃，氮原子上的侧链为2-乙基己基（EH），也就是8个碳原子的支链状饱和烷烃。首先，Y15材料。它相比于Y14材料，仅更改了TT单元上的侧链，变更为直链的壬基（C9），也就是九个碳原子的饱和烷烃，氮原子上的侧链保持EH不变。Y15体系器件性能获得小幅度的提升，许秋简单分析后，将其归因于“缩短侧链让受体分子堆砌更加容易实现，进而提升材料的电荷迁移率”。当然，实际上影响的因素是比较复杂的，这是一个多因素共同影响下的平衡结果。比如，许秋还合成了Y16材料，它相比于Y15材料，进一步缩减TT单元上的侧链，变更为直链的庚基（C7），也就是七个碳原子的饱和烷烃，氮原子上的侧链保持EH不变。Y16与J4材料共混后的器件性能，只有12.68%。相较于Y14体系16%的效率，和Y15体系17%的效率，Y16体系效率下降幅度非常大。Y16性能缩水的原因，一方面可能是侧链太短，导致材料的溶解性难以保证，比如Y14和Y15在常温条件下，可以配制15毫克每毫升的氯苯溶液，而Y16需要加热到80摄氏度以上，才能配制出同样浓度的溶液；另一方面，可能也是侧链太短，导致分子堆砌的太过容易，GIWAXS结果中，Y16材料的结晶信号明显强于Y14和Y15，这就使得Y16材料的结晶性太强，难以与J4给体材料实现有效的共混，共混形貌较差。其次，Y18材料。它相比于Y14材料，仅更改了氮原子上的侧链，将其变更为了2-丁基辛基（BO），也就是12个碳原子的支链状饱和烷烃，TT单元上的侧链保持C11不变。DFT模拟分析结果表明，Y14材料的分子骨架具有15度的扭转角，共平面性较差，而Y18材料分子骨架的扭转角只有5度。因而，许秋将Y18材料性能的提升归因于“Y14材料TT单元上的EH侧链空间位阻比较大，使得Y14分子骨架共平面性较差，影响其电荷输运性能”。最后，Y20材料。它综合了Y15和Y18的优点，既将TT单元上的侧链，变更为直链的壬基（C9），又将氮原子上的侧链，变更为2-丁基辛基（BO）。最终，Y20材料表现出器件性能上的突破，以及1+1>1的结果。除了成功跨入17%俱乐部的Y15、Y18和Y20以外，还有一些其他“失败”的Y系列材料，比如刚刚的Y16材料就是一个例子，直接扑街到了12%。这也表明，侧链的细致调控，对于Y系列材料最终器件性能的影响还是非常关键的。从这一点来看，Y系列材料的调控过程和当初PCE11材料的调控非常的像，也都是主要针对于侧链的调控。许秋顿时找到了一个能够合理自引那篇PCE11的AM文章的理由。说实话，过年期间Y系列受体材料的摸索工作能够这么顺利，许秋也是稍微有些意外的。想想当初，他开发出Y3材料，效率做到了14.8%，但想往上突破到15%，就像便秘一样，废了半天劲都上不去。而现在，自从开发出Y12以后，短短半个月的时间，就直接把效率从15%冲上了17%。不过，其实也可以理解。科研这玩意，就和拉稀一样，只要找到关键点，最开始那一下出来了，后面就顺利多了，如同“灵感喷薄而出”一般。当然，就像稀总会拉完，提升也都是有极限的。比如，现在怎么把这个17.40%，继续向上突破达到18%，甚至更高，就相对比较困难了。好在许秋现在手中的底牌还有不少。在摸索Y系列材料的过程中，他为了对比方便，一直是把给体材料锁死为J4。现在，他通过文献阅读，已经丰富了自己的给体库，有很多其他的给体材料可供选择。包括之前从清北大学臧超军，中科院化学所卢长军，以及国家纳米科学技术中心李丹那边得到的L2、L6、S1几种材料，许秋都已经同步开发出了他们当前的材料，以及更新的材料版本。这种做法，有一点像是南山必胜客的做法。比如当初快乐网开发出来的快乐农场，眼看就要盈利了，结果南山必胜客也开发了一款南山农场，直接免费，然后就把快乐农场给弄死了。不过，科研嘛，大家都是为了整个领域的进步，互相借鉴彼此的成果也是非常正常的事情。论文发出来，就是为了让别人参考嘛，不然为什么要发表呢。而且，许秋虽然在L2、L6、S1的基础上做出了一些修改，比如引入氟原子、氯原子等等，但并没有把材料名称进行大改，而是直接叫为L2-Cl、L6-F等等，还是比较给原作者面子的。因此，接下来，摸索的重点，就是用这些新材料去和Y15、Y18和Y20进行排列组合。除此之外，关于加工工艺，许秋这边还有各种精细优化的手段，包括溶剂添加剂、热退火、溶剂退火、真空放置、热旋涂、喷涂……开拓了这么多方法，现在总有一款可以用的上。总之，目标就是冲击18%！