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即基于实验室现有的设备,用银纳米线薄膜的这个方法制备半透明器件的顶电极并不合适。

不过,许秋丝毫不慌。

因为他还有PLANB,所以他也懒得去优化银纳米线制备工艺了,直接暂时放弃PLANA,先用薄层金属电极的方法搞起,日后如果有需要的话,再重新尝试也不迟。

在正式的实验之前,许秋对现有的半透明器件文献做了一个简单的总结。

他发现半透明器件这个概念在好几年前就有了,文献也不少,光一区二区的文章就有十多篇,不少都是国外一个大组YangYang发表的。

不过,之前只有富勒烯的体系,虽然可见光范围内的平均透过率(AVT)可以做的很高,最高甚至能达到50%,但效率(PCE)一直上不去。

光有AVT,没有PCE,这就和“只要面子,没有里子”差不多,就比如50%的AVT配上1%的PCE,没什么太大的意义,光伏器件最终还是得回归到效率的比拼上。

目前,性能最好的一个工作是基于PCE10:PCBM的半透明器件,效率只有7%,AVT也只有25%,他们采用的电极是薄层的10纳米银电极。

正式实验的时候,许秋尝试了三种薄层电极,分别是常用的金、银、铝,以PCE10:IEICO-4F和PCE10:FNIC-4F两个体系作为标样,制备了不同厚度金属电极的器件,从5纳米到正常的100纳米不等。

最终的结果,以PCE10:IEICO-4F体系为例。

电极厚度在100纳米条件下,金、银、铝电极,器件最高效率分别为12.3%、12.4%和12.5%,三种电极的器件效率相当。此时器件的AVT约为0,即器件几乎完全不透过可见光。

50纳米条件下,最高效率分别为12.0%、12.1%和12.0%,三种电极的器件效率仍然相当。此时器件的AVT同样约为0。

30纳米条件下,最高效率分别为10.8%、11.0%和6.2%,三种电极的器件效率产生分化,其中金、银作为电极的器件,效率衰减不明显,而铝作为电极的器件,效率衰减比较严重。此时器件的AVT达到了5%-10%,可见光有部分可以透过,可以模模糊糊的看到器件背后的东西。

20纳米条件下,最高效率分别为9.4%、10.2%和0%,金、银作为电极的器件,效率衰减仍不明显,而铝作为电极的器件,已经断路。此时器件的AVT达到了10%-20%,可见光有部分可以透过,可以模模糊糊的看到器件背后的东西。

10纳米条件下,最高效率分别为8.0%、9.0%和0%,金、银作为电极的器件,也开始发生分化,银电极的器件效率更高。此时器件的AVT达到了20%-40%,可见光有较大的一部分可以透过,可以较为清楚的看到器件背后的东西。

5纳米条件下,最高效率分别为5.3%、1.2%和0%,金电极器件仍然能保持一定的器件效率,而银电极器件效率直接跳水,接近于断路。此时器件的AVT达到了30%-45%,可见光有较大的一部分可以透过,可以很清楚的看到器件背后的东西。

另外,电极厚度降低的过程中,器件的效率衰减主要是因为短路电流密度降低所致,开路电压、填充因子两项参数几乎保持不变。

针对这些实验现象:

小学生的水平,能够得出比较简单的结论。

哇,世界纪录又被我打破了呢。

这也很正常,以许秋现在手中拥有的资源,不选择某个细分领域也就罢了,一旦选择了某个领域,那也就标志着这个细分领域的世界纪录就要易主了。

毕竟,他现在已经暂时成为有机光伏这个大领域的领路人。

中学生的水平,可以稍微往深想一想。

制备半透明器件,铝电极就是个垃圾,电极还没等达到半透明呢,器件就已经扑街了。

大学生的水平,再往深想一想。

当前的体系选用银电极比较好,在10-20纳米比较合适的区间内,器件性能都是最佳的那一个,这或许和他是导电性能最好的金属材料有关。

硕士生的水平,再再再往深想一想。

金电极在5纳米的厚度下,性能反超了银,这说明金属电极能否在薄层状态下导电,密度可能是一个非常关键的因素。

因为金的密度是19.32克每立方厘米,银的密度是10.49克每立方厘米,而铝只有2.70克每立方厘米。

金属导电的实质,是金属原子之间通过形成“电子气”来传导电子,这里导电有个前提条件,那就是金属原子之间要连续,不能有太多的缺漏。

在金属膜比较厚的时候,密度小一些也无所谓,反正可以近似实现紧密堆积,就算偶尔有缺陷,旁边也有其他的金属原子兄弟可以代为传递;

而当金属层比较薄的时候,密度小的金属材料在蒸镀时,就会更容易出现不均匀、不致密的现象,这时产生了缺陷,结果旁边没有金属原子兄弟帮忙了,那导致无法顺畅的传导电子,从而造成断路。

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