现在模拟实验室中主要摸索的是两个叠层体系:
一个是基于三元底电池,二元顶电池的体系,简称三元IDIC-M/二元IEICO-4F;
另一个是基于三元底电池,二元顶电池的体系,简称三元IDIC-M/二元COi8DFIC;
其中,三元IDIC-M/二元IEICO-4F体系,效率在原先的基础上,又往上挪动了0.07%,达到了但上升空间已经明显不足。
而另外三元IDIC-M/二元COi8DFIC体系,经过这些天的摸索,器件性能如同坐火箭般的向上蹿升。
现在的效率,已经正式突破了16%的大关——
达到了两个体系性能上的差别,主要来自于短路电流密度。
三元IDIC-M/二元COi8DFIC体系的短路电流密度可以达到14.32毫安每平方厘米,相较于三元IDIC-M/二元IEICO-4F体系的13.98毫安每平方厘米,提升了大约2.4%。
而两者在开路电压和填充因子上的变化并不大。
最终,这种差异反应在器件光电转换效率上,就是从后者的变化到前者刚好也是提升了2%左右(相对数值),与短路电流密度的提升幅度相当。
虽然相对2%的提升,看似很小,但到了最后效率冲刺的阶段,每一点点细微的优化都是非常关键的。
拿到数据后,许秋开始探究这个实验现象背后的原因,看看能不能找到合理的解释,以及进一步优化的空间。
一方面,许秋认为两种叠层体系短路电流密度的变化,可以归因于原本二元单结体系的差异。
虽然COi8DFIC和IEICO-4F两种材料的禁带宽度相当,但是在实际制备器件的时候,形成的有效层薄膜的显微形貌也会对短路电流密度造成影响。
这就导致在二元单结的体系中体系的短路电流密度,就比要高一些,前者可以达到26毫安每平方厘米左右,而后者只有23-24毫安每平方厘米。
现在把它们用于叠层器件中的顶电池,大概率也会“遗传”一部分它们在二元单结体系时的特性。
另一方面,李丹课题组另外一篇基于COi8DFIC三元体系的文章,给了许秋进一步优化的思路。
叠层器件之前引入PCBM,并不是为了提高对应子电池的器件效率,而是为了方便对叠层器件各个子电池的光吸收性能进行调控,让顶电池和底电池的短路电流密度相匹配。
换言之,PCBM到底放在底电池中,还是放在顶电池中,其实并不是很重要。
现在,最优的叠层体系是三元IDIC-M/二元COi8DFIC体系。
根据李丹课题组报道的结果,基于COi8DFIC的三元体系,器件效率高于COi8DFIC二元体系。
而自己组里的实验结果表明三元IDIC-M体系的性能,和二元IDIC-M体系的性能并无明显差异。
因此,许秋产生了把底电池中的PCBM转移到顶电池中,也即构筑二元IDIC-M/三元COi8DFIC体系的想法。
反正IDIC-M体系离开PCBM照常可以运转,而COi8DFIC体系加入PCBM的话,说不定就可以“更上一层楼”。
这或许是一个可行的方案。
当然,因为现实中很多时候都是混沌模型,变量非常多。
理论上可行的思路,实际上到底行不行,还是需要用实践来检验。
于是,许秋把这个实验思路丢给了模拟实验室,让模拟实验人员代为摸索。