拿到15%的效率数据后,许秋开始规划接下来叠层器件的优化方向。
当下的最优体系中,底电池的有效层是三元J4:PCBM:IDIC-4F体系,顶电池的有效层是二元PCE10:IEICO-4F体系。
考虑到Y系列受体在叠层器件上的折戟沉沙,许秋也在思考,IDIC-4F是不是同样也有些过于完美,从而挤压了顶电池的空间,降低了整个叠层器件的上限。
毕竟,当初对用于叠层器件的有效层材料,进行初步筛选的时候,之所以选择IDIC-4F体系,主要也是因为它的效率足够高。
而在后来的摸索过程中,许秋对于有效层材料的改变并不大,一直沿用着IDIC-4F体系。
除了用三元策略引入了PCBM外,基本上主要都是在做传输层相关的优化,尽可能的降低光损失,提高电荷传输效果等等。
也因此,现阶段在加工工艺方面的优化,可以说是比较完备了。
想要进一步突破,多半还是需要基于对有效层材料的合理选择。
于是,许秋做出决定,把叠层器件的优化重心,再次转移到对材料选择上。
一方面,在选择顶电池、底电池材料的时候,考虑的层面可以更加宽广一些,不以二元体系的初始效率为主要参考标准。
而是主要考虑光吸收方面的适配,让顶电池和底电池可以做到各司其职,顶电池主要吸收短波长的光,底电池主要吸收长波长的光。
另一方面,许秋打算拓宽材料方面的选择范围,面向整个有机光伏领域,而非仅限于自己团队开发出来的材料。
随着ITIC被开发出来,近半年来其他课题组也开发出不少优秀的给、受体材料,如果合适的话,同样可以直接拿来用。
尤其是关于底电池的近红外非富勒烯受体的选择上,许秋对学姐的IEICO系列,还有博后学姐开发的FN-4F等材料都不是很满意。
这些材料在效率方面没有太大的问题,都是12%的体系。
但它们的器件性能受有效层膜厚的影响有些大,一旦厚度偏离最优膜厚太远,器件的效率就会出现大幅度的波动,比如做到300纳米的厚度,器件效率可能就直接腰斩了。
而在叠层器件中,因为要调控顶电池、底电池的短路电流密度,是需要有效层对膜厚变化不那么敏感的。
比如IDIC系列材料就是很好的选择,膜厚从100纳米到300纳米,本身的器件性能变化并不大。
这段时间,许秋也挑选了几个其他课题组的材料,并参照他们的文章,在模拟实验室中进行合成。
之所以不直接购买,是因为现阶段,除了许秋的ITIC、IDIC、IEICO系列,还有徐正宏的IDTBR系列非富勒烯材料
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