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449 《自然·能源》文章,尘埃落定(求订阅)(1 / 2)

现在有机光伏领域内关于itic体系的文章有很多,而魏兴思课题组是首次报道itic这种材料的,因此不少稿件都发到了他这边,许秋平均每个月都要审四五篇以上。

徐正宏课题组刚刚发表的一篇nc文章,许秋找早在两个月前审稿的时候就已经见过了。

他们报道了一种名为dbc-ic的非富勒烯受体材料,与bdb-t给体材料组合,器件效率可达103。

dbc-ic的分子结构有些类似于itic,也是ada结构。

不过,它的中央d单元并非传统的基于s2杂化碳碳双键,组建成的大π共轭稠环结构,而是存在s3杂化碳碳单键的非共轭结构。

当时,许秋觉得徐正宏他们做的工作还是比较有意思的,没有盲目的跟风itic的结构,因此虽然效率不高,但还是给了他们一个机会——出具了大改的意见。

主要是让他们补充一些关于器件稳定性的实验数据,并深入挖掘一下非共轭的体系和共轭体系之间可能存在的异同。

现在徐正宏他们正式发表的nc文章中,已经包含了许秋提到的这两点意见。

一方面,他们对比了db-ic、itic、cb三个体系的稳定性,发现dbc-ic的器件稳定性稍微好一些,itic次之,cb最差,尤其是在持续光照下的稳定性。

dbc-ic可以在长时间光照条件下,比如1500个小时,保持60以上的初始器件效率,而同样条件下itic的体系,效率已经衰减到50左右,cb的体系,器件效率大约在200个小时持续光照的时候,就已经衰减到了0。

另一方面,他们通过dft模拟,发现虽然db-ic的中央d单元中存在碳碳单键,分子的构型可以发生一定程度的旋转,但受限于空间位阻等因素,旋转的幅度不会很大。

换言之,虽然名义上db-ic是非共轭的结构,但实际上还是有较强的共轭性质,并不是严格意义上的非共轭结构。

徐正宏他们补充实验得出的结论,倒是和许秋预想中的差不多。

有机光伏材料之所以能够实现光电转化,就是因为光电材料中存在大π共轭结构。

这种共轭结构可以受到光能的激发,变为激发态,产生激子,激子拆分后的电荷会沿着分子内部,或者分子间的共轭结构进行传输。

这里面有一个问题,那就是这个共轭结构吸收光能被激发的过程,其实相当于是发生了化学反应的。

通常情况下,这个化学反应是可逆的,也就是当光照停止后,材料会恢复原状。

但也存在一定的概率,使得共轭结构无法恢复,比如材料分子中的碳碳双键被打开,相当于材料内形成了缺陷。

一旦形成缺陷,就会对激子的产生和输运造成影响,进而造成光电流的损失,表现出来的结果就是器件效率低下。

因此,对于有机光伏材料来说,本身就是一个比较矛盾的存在,共轭结构赋予了有机光伏材料将光能转化为电能的能力,但也同时背上了光照下分子结构不稳定性的“诅咒”。

总体来说,徐正宏的这个工作还是比较有启发性的,之后许秋或许也要在共轭和非共轭之间寻求一个平衡,兼顾器件的效率和稳定性。

当然,这是较为后期的事情,现阶段的主要任务还是冲击效率。

另外,还有一篇发表在a上的文章也挺有意思的,是港大严虎课题组的工作。

说起来,魏兴思和严虎两个课题组还是颇有“渊源”的:

之前许秋抢在严虎他们前面发表了ce11的工作,导致严虎的jacs文章胎死腹中;

后来严虎他们开发出来了一种名为itic2的材料,和许秋设计的itic-th分子结构一样,并抢先发表。

两个课题组之间也算是有来有往。

不过,itic-th的工作被抢,对许秋和韩嘉莹来说,基本上是无关痛痒,当时他们本来就有些头疼手里的工作太多,严虎刚好帮忙“减负”了。

而严虎的ce11工作被抢,就有些伤了,毕竟那个工作可是许秋的第一篇大满贯文章,而且未来这篇文章被引用次数有望破百,可以称得上是一篇代表作。

现在严虎这篇a文章,是针对ce11材料的改进。

或许是出于某种考虑,严虎他们并没有把这种材料的本体称为ce11,而是按照自己的命名方式进行命名,也就是btff4t-2od。

改进的主要目的是让ce11给体材料,与他们开发的itic2非富勒烯受体材料相匹配。

原先的ce11是针对于富勒烯体系而设计的,因此是窄带隙、高结晶性的材料,和itic2材料并不适配。

现在要做的就是提高其禁带宽度,同时降低其分子的结晶性。

严虎他们采用的方法是在ce11中塞入一个双氟取代的苯环(b),也就是将给体材料主链的分子结构从“-t-bt-t-t-t-”变更为“-t-bt-t-b-t-t-”。

基于这个思路,他们一共开发了两种新材料,分别命名为tfb-o和tfb-,前者插入的苯环上两个氟原子是邻位取代的,而后者是对位取代的。

结果表明,两种给体材料的禁带宽度均被成功的拉升到18电子伏特左右,和itic2形成互补的光吸收,以及相互匹配的hooo能级。

不过,基于tfb-o和tfb-的电池器件性能有非常大的差异。

tfb-o:itic2的体系,效率可以达到113,而tfb-:itic2体系的效率仅为689。

为了解释这个现象,严虎他们进行了光源giwa,dft模拟等分析手段。

和徐正宏那篇nc文章有些类似,严虎他们认为也是分子构型方面的原因。

tfb-o稳定的构型中,两个带有侧链的噻吩单元上的侧链位于同一侧,也就是形成类似于一个“u”型的结构,这种分子结构的规整程度不高,材料的结晶性因此受到了抑制。

tfb-稳定的构型中,两个带有侧链的噻吩单元上的侧链位于不同侧,最终形成类似于一个“一”字型的结构,这种分子结构的规整程度很高,材料的结晶性与ce11相当,属于高结晶性给体材料。

他们整体的故事线,大致是分子结构的细微调整,改变了分子构型,进而改变材料结晶程度,对给受体共混形貌造成影响,最终导致器件性能上的差异。

严虎的这个结论在itic系列,乃至idt

系列非富勒烯受体中,还是有一定的泛用性的,即这些非富勒烯受体材料,更加偏爱结晶性稍差的给体材料。

包括之前学姐的iei体系,选择便是传统的ce10;

徐正宏的idt

体系,同时用了ce10和ce11,也是前者的性能更好一些。

除了马薇薇、徐正宏、严虎的三篇文章外,其他的工作,就没有太值得注意的了,许秋看了以后收获都不大。

现在很多课题组也开始基于ic端基,合成类itic的非富勒烯受体材料,性能好的,新意高的,或是故事讲得好听的,文章发的就好一些,反之,文章就差一些。

考虑到当下itic的热度,许秋便到wos网站查看了一下自己那篇itic的a文章,发现热点文章、和高被引文章的标识依然存在。

而且现在的实时引用次数已经超过了100次,达到了惊人的117次。

扣除掉自己课题组自引的20多次,短短几个月的时间,文章他引数量已经接近100次了,还是非常强的。

这篇工作有很大的几率能够成为千次引用级别的文章,不过估计要等几年,毕竟有机光伏领域的盘子有些小,热度不算高。

要是放在石墨烯之类的热门领域,取得与“开发出itic材料”相当的学术成果,估计过不了两年就能达到千次引用。

其实,从功利的角度来看,许秋转行到锂电之类的应用型领域,或者石墨烯这种热门的科研领域,是比有机光伏更有“钱途”或是前途的。

不过,他还是选择暂时坚持有机光伏领域。

一方面,他毕竟还是学生,转领域会受到诸多的限制。

另一方面,他在有机光伏领域有着大量的积累,现在已经成为了走在最前面的一小撮人。

如果更换领域的话,就需要放弃这一切,重头开始。

与其这样,还不如把这个领域做到极致,再考虑其他。

虽然冷门领域相对困难了一些,但未尝就不能逆袭。

周五一早,许秋刚走出寝室门,正打算去和韩嘉莹一起早锻,就接到了魏兴思的电话。

魏兴思开门见山的说道:“刚收到邮件,《自然·能源》的文章被正式接收了!”

许秋淡定的回应了一句:“好啊。”当然,他的内心其实也是有些小激动的。

之前虽然觉得这篇《自然·能源》文章大概率没什么问题,但没有被正式接受,心里总是悬着的,担心出现什么状况,现在终于尘埃落定了。

这篇《自然·能源》的发表,不仅是许秋突破了自我的极限,也带着魏兴思一起跨过a、ees这个档次,达到了正统的《自然》大子刊的档次。

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