467 17%效率达成，为国争光！（求月票） (第1/2页)

模拟实验室中，许秋发现将“真空放置一段时间”和“顶电池三元化”两种策略综合在一起，确实能够实现1+1>1的效果。
　　
　　不过，现阶段的最高器件效率仍然没有突破17%，只有16.94%，相较于前值的16.66%和16.83%，提升幅度并不高。
　　
　　许秋估计是因为摸索时间比较短的缘故。
　　
　　这种开创性的摸索工作，只能交给模拟实验室III来进行。
　　
　　模拟实验室III中，只有两个高级模拟实验人员，就算它们24小时不间断的工作，加起来的工作效率也只有现实中的十倍左右。
　　
　　对于普通器件的体系来说，模拟实验室III出马，耗费一两天的时间，就相当于现实中连续工作十多天、二十多天，足够把条件摸索的较为完美。
　　
　　而叠层器件的摸索工作非常的繁琐，给模拟实验室几天的时间显然是不够的。
　　
　　虽说如此，模拟实验室其实已经做了不少的工作，初步得到了器件效率随顶电池和底电池厚度变化的二维图谱。
　　
　　只是这个二维图谱的精度不够，还需要进一步的实验，把最佳条件给找出来。
　　
　　许秋从二维图谱中，找到了两根主要的等效率线。
　　
　　14%等效率线：顶电池厚度处于90-180纳米范围内，底电池厚度处于120-300纳米范围内的条件下，得到的叠层器件效率，在大多数情况下可以达到14%以上。
　　
　　16%等效率线：顶电池厚度处于120-150纳米范围内，底电池厚度处于180-210纳米范围内的条件下，器件的效率大多数情况下可以达到16%以上。
　　
　　之所以说是大多数情况，是因为得到的等效率线并不是一个矩形，而是一个近似于三角形的样子。
　　
　　也很容易理解，比如在第一种14%等效率线的条件下，选取两个边界条件，顶电池厚度90纳米，底电池厚度300纳米，这样得到的器件性能肯定不会很高。
　　
　　因为底电池做的非常的厚，它会吸收较多的光，短路电流密度较高，而顶电池厚度比较薄，得到的短路电流密度较小，难以和底电池相匹配，进而就会造成器件性能损失。
　　
　　因此，现在许秋要做的事情，就是在16%等效率线中，把最高效率点给找出来。
　　
　　他打算亲自上阵，进行实验。
　　
　　之前模拟实验人员摸索的时候，是以30纳米厚度做为间隔摸索的。
　　
　　许秋准备以10纳米为精度，那么顶电池厚度120-150纳米范围内，一共有4个档次，底电池厚度180-210纳米范围内，同样有4个档次，也就是一共要摸索4*4=16种条件。
　　
　　如果每种条件制作3批器件，每批器件重复3片，一共16*3*3=144片，这太多了，一个半小时绝对做不完。
　　
　　如果每种条件制作2批器件，每批器件重复2片，一共64片，好像还是挺多的样子。
　　
　　思索片刻，许秋决定继续降低标准：
　　
　　每种条件制作1批，每批器件重复1片，那么总器件数量就缩减到只有16片。
　　
　　一般光伏器件都要重复10批以上，但现在许秋没有那么多时间，就只能希望自己欧一些，可以一发入魂，突破17%！
　　
　　考虑到接下来的实验工作可能会消耗比较多的时间，许秋先是回到现实。
　　
　　他看了看周围，发现没有什么异常情况，然后调整了一个比较舒服的坐姿，重新返回到模拟实验室中。
　　
　　接着，许秋开启了尘封许久的模拟实验室I。
　　
　　随着系统的不断升级，模拟实验室I现在已经可以开启最高64倍的加速功能。
　　
　　不过，因为模拟实验室II和III可以自动挂机的缘故，所以许秋很少用模拟实验室I。
　　
　　但其实，64倍的加速，这个功能还是非常强大的。
　　
　　对于蒸镀操作来说，本来要抽一个小时的真空，在64倍速的条件下，就只需要一分钟的时间。
　　
　　蒸镀过后要放置12个小时，64倍速换算过来，也只要10分钟。
　　
　　当然，积分消耗也是非常的夸张，64倍速使用一个小时，就需要消耗6400积分。
　　
　　好在许秋现在剩余积分非常的多，有20多W，足够他挥霍了。
　　
　　模拟实验室I中除了可以加速外，还有不少其他额外的好处。
　　
　　一方面，基片不用清洗。
　　
　　而且，最近因为在做叠层器件，所以现在的基片都已经按照最佳的条件，旋涂好了用于叠层器件的两层传输层，氧化锌和PFN-Br。
　　
　　因此，可以直接从底电池的有效层开始旋涂，从而节省大量的时间。
　　
　　另一方面，模拟实验人员已经通过若干次旋涂实验，结合光吸收光谱仪、扫描电子显微镜等手段，得到了旋涂转速和膜厚之间的对应关系。
　　
　　许秋可以直接按照指定转速旋涂，即可得到对应的膜厚，不需要自己重复摸索，也节省了不少的时间。
　　
　　准备就绪，开始实验。
　　
　　许秋取来旋涂好两层传输层的基片，首先开始旋涂不同厚度的J4:IDIC-M，作为底电池有效层。
　　
　　在旋涂的过程中，并不能全程64倍加速。
　　
　　比如夹取基片等过程，必须要按正常速度或者低倍加速。
　　
　　不过，在基片旋转的时候，还是可以加速的。
　　
　　换算下来，平常旋涂一片需要用时2分钟，现在64倍速下，大概需要用10-15秒钟。
　　
　　16片涂完，一共消耗了5分钟不到的现实时间。
　　
　　接下来，许秋继续旋涂M-PEDOT，作为第三层传输层，旋涂氧化锌，作为第四层传输层。
　　
　　这两层旋涂过后需要擦片、退火。
　　
　　退火虽然需要十分钟到十五分钟，但因为可以把所有基片放在一起退火，所以在64倍加速下，实际耗时可以忽略不计。
　　
　　两步旋涂，加上擦片、退火，合计时间每片基片大约30秒左右，共计消耗10分钟不到。
　　
　　许秋继续旋涂顶电池的有效层，PCE10:PCBM:COi8DFIC。
　　
　　这步耗时和底电池有效层旋涂类似，同样是5分钟不到。
　　
　　最后一步，是蒸镀三氧化钼和银电极。
　　
　　在蒸镀之前，许秋突然灵机一动，他把旋涂出来的16片基片，各自复制成10份，准备同时蒸镀10次，这样就可以得到10批器件。
　　
　　虽然这10批器件的有效层都是完全一样的，但是因为蒸镀操作有差异，可以以此近似的排除蒸镀操作对器件性能的影响。
　　
　　包括之后的真空放置操作，许秋也准备同时复制出来多个器件，然后摸索不同放置时间对器件性能的影响。
　　
　　这样，他虽然只做了一批器件，但是实际上已经把包括蒸镀、真空放置的重复性实验都同时完成了，有更大的概率可以让自己的器件效率波动的更高。
　　
　　这算是作为人的优势，如果是模拟实验室的模拟人员进行操作，是玩不出许秋这样套路的，它们只会按部就班的一批一批器件进行制备。
　　
　　就是不知道现在许秋把这个方法开发了出来，他们会不会同步的学会，这一点还有待观察。
　　
　　接下来，许秋蒸镀了10批器件，并真空放置，在64倍加速下，加起来一共不到30分钟时间。
　　
　　10批器件全部制备完毕，共计耗时45分钟左右。
　　
　　看似初始条件下许秋只做了16片器件，但经过两次复制，总的器件数量已经膨胀到了1000多片。
　　
　　终于到了激动人心的测试环节了。
　　
　　因为有加速，所以测试还是比较快的。
　　
　　基本上连线完成，就可以秒出结果。
　　
　　差不多平均15秒能测试得到一个结果。
　　
　　许秋选取了自己蒸镀时手感最好的那批器件，统一选择真空放置时间条件为12小时。
　　
　　开舱，进行测试。
　　
　　许秋的策略是，把初次测试效率低于16.5%的器件直接舍弃。
　　
　　如果初次能达到16.5%，那么就给它三次扫描机会，如果性能达不到17%，就直接舍弃。
　　
　　就这样，许秋接连测试了1#到12#，共计12片器件。
　　
　　其中，最好的一个体系是7#，最高效率达到了16.96%，离17%非常近了。
　　
　　当时许秋额外破例，给了它更多的几次机会，结果，越测越低，最后他只好放弃。
　　
　　直到第13#器件，许秋终于第一次拿到了初始效率超过17%的数据，达到了17.07%。
　　
　　他更换了遮挡板的位置，连续扫描了十个数据，最高效率为17.11%。
　　
　　许秋想了想，先把14#、15#、16#测了一遍，发现没有其他初始效率超过17%的器件，然后就开始专攻13#。
　　
　　13#对应的加工条件，是顶电池厚度约130纳米，底电池厚度约190纳米的条件。
　　
　　许秋找到了13#器件上百个“兄弟姐妹”们，进行测试。
　　
　　首先，是不同蒸镀批次，同样12小时真空放置时间下的另外9个13#器件，测试完毕后，最高效率提高至17.27%。
　　
　　接着，是针对效率17.27%这个最佳批次下的13#器件，在不同放置时间下的器件进行测试，结果表明，放置时间在16小时的器件，性能最佳，可达17.36%。
　　
　　拿到了最终的17.36%的结果，许秋了长呼一口气。
　　
　　这一个多小时折腾下来，他基本上没有一刻是能休息的，全程都在专注的进行高强度操作。
　　
　　

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