接下来,许秋遵照之前的策略,安排模拟实验人员合成包括idic-4f、idic-m、itic-th-4f等在内的十数种新的非富勒烯受体材料。
他本人则在模拟实验室i中系统的研究了一下idic体系,利用32倍加速,对ftaz:idic体系进行了包括celiv、sclc、giwaxs、dft等测试表征,毕竟这个体系之前表现出来一些不同于其他itic系列的独有特性。
其中,celiv和sclc的结果表明,idic的电子迁移率是itic的3倍左右。
giwaxs和dft的结果,分别在实验以及理论上证明,idic分子在结晶时会呈现出更加紧密的分子排布。
拿到这些表征数据后,许秋可以初步解释出现“idic体系可以制备厚膜器件,同时能量损失比较低,开路电压也比较高”这一实验现象的原因。
因为在有机光伏器件有效层的内部,正、负电荷是在给体、受体形成的单独聚集相区之内进行输运,当受体材料的晶区中,受体分子呈现出更加紧密的分子排布时,电子在分子间的输运将更容易进行,从而提升电子迁移率,进而降低能量损失,可以制备厚膜器件。
往前推演一步,造成idic分子具有更为紧密的分子排布的原因,便是侧链的改变,相较于itic的苯基侧链,idic的烷基侧链有着更小的空间位阻,更利于两个受体分子之间堆叠。
总结下来,从微观分子结构到宏观器件表现有一套完整的因果链:
侧链改变→分子间位阻减小→有效层中受体分子排布变得紧密→电子迁移率提高→可以制备厚膜器件,能量损失降低,开路电压提高。
当然,这也只是许秋整理出来的,他觉得比较合理的一套说法,并不一定就是完全正确的。
毕竟微观级别的东西,看不见