476 Y系列受體大突破

　　許秋繼續閱讀魏興思發來的文獻。

　　第三篇一區文章來自國家納米科學技術中心的李丹，他們課題組又發了一篇Sci.

　　Bull.，同樣是只有一張圖片的“短通訊”文章。

　　說起來，Sci.

　　Bull.這個期刊還是許秋告訴魏興思的，之前并不在魏老師的期刊檢索庫當中。

　　另外，這個期刊的名稱，如果縮寫成兩個字母的話，可以和《自然·通訊》的縮寫NC一決高下了…

　　李丹課題組報道了一種名為S1的三元共軛共聚物給體材料。

　　這種材料的分子結構是在PBDBT基準給體的基礎上進行改性而來，PBDBT是DA二元共聚物，D單元是BDT，A單元是BDD。

　　而S1的話，額外引入了第二種A單元，即用氟原子和乙酸乙酯取代的噻吩單元，這種連接有兩個吸電子基團的噻吩單元，可以降低給體材料的HOMO能級。

　　通過改變三元共軛共聚物分子中兩種A單元的比例，可以實現對給體材料能級結構的精細調控。

　　結果表明，引入10摩爾分數的第二種A單元，得到的給體材料的器件性能最佳。

　　此時，S1材料與他們之前開發出來的COi8DFIC受體結合，制備得到的電池器件，最高效率可以達到13.36。

　　這是到目前為止報道的二元單結有機光伏器件中，效率最接近許秋《自然·能源》文章的一個體系。

　　于是，許秋也把S1材料列入到自己的給體材料庫之中。

　　其實，許秋對李丹課題組的印象還是比較深刻的。

　　對方發表的文章基本都在Sci.

　　Bull.上，大多是篇幅很短的“短通訊”文章，而且還都是效率比較高的體系。

　　另外，許秋之前在有機光伏領域中并沒有聽說過李丹這一號人，他推測可能對方是從其他光伏領域轉行過來的，然后剛好抓住了非富勒烯的風口，直接起飛。

　　當然，也有可能是因為對方投的期刊都比較“偏”，不在魏興思的期刊庫中，也就無法被許秋看到。

　　第四篇工作，是來自馬薇薇課題組的一篇AM文章。

　　她們做的是基于ITIC的聚合物受體材料，主要的思路就是許秋之前在《焦耳》綜述，以及交流大會時告知她們的想法。

　　不過，她們報道的器件性能并不高，效率剛剛突破10。

　　或許是她們器件優化的不太行，許秋在模擬實驗室這邊同樣體系的結果，效率可以做到11以上。

　　這個工作能夠發表在AM上，一方面可能她們是運氣比較好，另一方面可能也是因為這個工作的新意比較高，畢竟算是開創了一個小小的細分領域。

　　另外，或許也與這篇文章掛了許秋、魏興思的名字有關。

　　這篇AM文章一共四位作者，馬薇薇是四作加通訊，她的碩士生是一作，許秋是二作，魏興思是三作。

　　其中，許秋沒有參與到這個工作具體的實驗中，只是在對方投稿前幫忙改了改。

　　不過，實驗想法算是許秋提出來的，他掛個二作也并不過分。

　　而且，這也是科研圈的游戲規則，花花轎子眾人抬嘛。

　　像學術大佬，動輒上百篇文章，近千篇的文章，很多都是掛名掛上去的，光靠自己一個課題組，是很難發這么多文章的。

　　就算是大課題組，一年能穩定發20篇大大小小的文章，已經算非常難得了。

　　大多數情況，都是大佬主動或被動與其他人合作，大佬提個想法，掛個名，其他人幫忙實現這個想法，最終實現雙贏。

　　第五篇工作，來自港大的嚴虎，他們發了一篇AM的子刊AEM。

　　嚴虎課題組基于PCE11給體的衍生物，合成了一種類似于許秋之前做的PBT3T給體分子，將其命名為PffBXT3。

　　之后，他們將PffBXT3給體材料與ITIC2受體材料結合，制備有機光伏器件，效率可達11.3。

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　　這個工作沒太大的亮點，就是基于給體材料的改性，因此只發表在了AEM上。

　　現在有機光伏領域的門檻已經被許秋拉的非常高了。

　　本來之前8的效率還能夠得上二區、弱一區，現在如果新意不足，就要10的效率才能上的了弱一區，11的效率也只能發表AM的子刊。

　　當然，這是對于純拼效率工作的標準。

　　如果有其他亮點的話，比如馬薇薇那篇，雖然效率差一些，但也可以上AM。

　　第六篇工作，中科院化學所的盧長軍課題組發表了一篇JACS。

　　他們報道了一種有機光伏疊層器件，效率可達13.8。

　　用的材料大多都是老材料，底電池是PBDBT:ITCCM，頂電池是PCE10:IEICO，傳輸層材料使用了氧化鋅、PEDOT:PSS、PCPNa、PFNBr。

　　之前漂亮國Forrest課題組也發表了一篇有機光伏領域疊層器件，不過是在《自然·光電》上，效率可以達到14以上。

　　其實，單論這兩篇疊層器件文章的水平，盧長軍課題組這篇JACS和之前Forrest課題組的《自然·光電》差距并不大。

　　但盧長軍他們卻只發表了一篇JACS，還是有些可惜的。

　　可能有多方面的原因，比如盧長軍他們出手速度有些慢，投稿時間晚于漂亮國Forrest課題組；效率也沒有突破，13.8的數值略低于Forrest課題組的14；再加上盧長軍在有機光伏領域的影響力也不如Forrest。

　　綜合下來就只發表了一篇JACS。

　　另外，可能也是因為JACS這樣的一區頂刊，與《自然·光電》這種《自然》大子刊之間沒有什么過渡的期刊。

　　如果沖不上《自然》大子刊，那就只能掉回JACS、AM、NC、EES…。

　　也因此，一些課題組如果覺得自己沖不上去，就不會去投《自然》大子刊，因為《自然》大子刊審稿比較慢，太過于浪費時間。

　　第七篇工作，泡菜國Choi課題組發表了一篇ACSEL。

　　他們合成了一種名為3MTTh的給體材料，這種二元DA共聚物給體材料的分子結構非常的簡單，D單元是BDT，A單元是單乙酸乙酯取代的噻吩，合成起來較為容易，成本可能也比較低。

　　他們將3MTTh給體和IDIC受體材料結合，并用非鹵溶劑甲苯進行器件加工，效率最高可達10。

　　總的來說，這種3MTTh材料的設計思路和許秋之前交給學妹的PTQ系列材料有些相似。

　　主要也是突出“合成簡單、節省成本”的亮點，另外這個工作還捎帶了“非鹵溶劑”的概念。

　　受這篇文章的啟發，許秋打算之后也讓學妹試一試非鹵溶劑，雖然器件效率不一定能夠提升，但也算是一個白撿來的亮點，不用白不用。

　　看到這里，許秋發現最新報道出來的文章，大多數都是基于給體材料的合成與開發。

　　他推測可能是因為自己做的受體材料太多了，把其他人能走的路都給走的差不多了，導致其他人紛紛選擇了給體材料的道路。

　　當然，也有可能因為很多課題組的優勢方向就是給體方向。

　　畢竟，之前富勒烯體系統治下的時代，基于受體材料的開發吃力不討好，使得大多數研究者從事的都是給體材料的開發。

　　另外，從功利性的角度上來講，現在許秋已經把受體材料開發的非常完備了。

　　而給體材料卻相對匱乏，機會非常的多。

　　只要順便合成出來一種差不多的給體材料，和買來的ITIC等基準受體材料混一混，拿到一個10的效率并不算難。

　　一旦效率可以達到10，基本上就可以發一篇弱一區，甚至一區的文章。

　　這種檔次的文章，哪怕是對于正教授來說，都是非常有吸引力的。

　　同時，許秋還發現國內同行們的科研嗅覺，以及反應速度也是比較快的。

　　放眼望去，有機光伏領域的半壁以上江山都被國內的研究者給占據了。

　　當然，這可能也和漂亮國縮減了有機光伏領域的研究經費有關。

　　包括魏興思從漂亮國回國，其實也是受到了漂亮國政策這方面的影響，他原先在NREL課題組的運轉出現了一些問題。

　　一區文章一共就只有這七篇，剩下的都是一些弱一區或二區的小文章了。

　　現在許秋看這些弱一區或二區的小文章，只要不是純機理相關的文獻，大多數文章都只需要不到一分鐘的時間，就可以閱讀完畢。

　　只要看看標題、摘要、再掃一眼圖表，基本上就能知道對方做了一個什么樣的工作。

　　來來回回就那么一些東西：基于給體的改性、受體的改性、傳輸層的改性，或者是玩其他一些概念。

　　看起來是有一些水，但許秋作為一個從業者，也知道這其實是沒辦法的事情。

　　在現階段，有機光伏領域確實沒有太多新的東西可以挖掘。

　　說白了，有機光伏領域現在還處于發展階段，只能單純的比拼效率，效率高的去頂刊，效率低又沒有太大的亮點就去差一些的期刊。

　　只有把效率沖到一定程度，才能夠去考慮更加深遠的問題。

　　就好比，人吃飽了才會去追求精神方面的滿足一樣。

　　現在有機光伏領域還是處于餓肚子的狀態，如果效率一直無法突破，最終的結果就是走向消亡，也就是餓死了。

　　只有吃飽了，比如效率突破18、20，可以和鈣鈦礦、硅基太陽能電池掰掰手腕了，這時候才能去考慮建立理論模型，解決工業化中可能遇到的各種問題。

　　這是一個循序漸進的過程。

　　想要一蹴而就，一下子突然就取得突破，這是幾乎不可能實現的事情。

　　不止有機光伏領域是這樣的，現今其他的科研領域也都是一樣的，即使是熱門的科研領域。

　　因為科技發展到現在，容易取得突破的領域基本上早就已經突破了，剩下的大多都是難啃的骨頭。

　　有人說：“鈣鈦礦和石墨烯，兩大領域養活了很多科研人”，“鳥屎摻雜石墨烯都能讓它的性能變好”。

　　言下之意就是說：“這兩個領域很容易水文章，也水了很多文章”。

　　他們說的確實有一定的道理。

　　可以看到的事實是，每年這兩個領域都有很多CNS文章發表，AM、JACS之類的一區頂刊更是不計其數。

　　比如，曹某到現在研究石墨烯，已經發表了7篇《自然》。

　　但目前不論是鈣鈦礦還是石墨烯，卻都還是停留在實驗室階段，無法實現產業化。

　　從這種意義上來說，確實是挺水的。

　　發了這么多頂刊，占用了這么多科研資源，卻沒有絲毫的實際產出。

　　但反過來想，如果人們都不去水文章，那這兩個非常有潛力的領域也就無從發展。

　　“水”的背后，其實是科技大爆炸的時代已經過去，人類文明的科技進展陷入了停滯，或者說低速發展的境地。

　　原先需要100點數就可以點亮的科技樹，現在可能需要100W點數才能點亮。

　　在這種情況下，即使科研從業人員的總能力值隨著文明的發展，有所提高，比如提高了100倍，但點亮科技樹消耗的時間卻還是原來的100倍。

　　換言之，“水”只是發展緩慢的一個外在表現。

　　其實，換位思考一下也能知道，不論是國內，還是國際上，站在頭部的科學家們，大概率還是對科研有所追求的，如果真的有能力取得關鍵性的突破，誰又會想去水文章呢。

　　看完魏老師發過來的文獻，許秋又去wos網站上查了一下自己的幾篇工作，現在已經到了2月份，應該會更新一次文章的信息。

　　結果發現，PCE11給體的AM文章，也就是許秋第一篇大滿貫的文章，現在已經失去了熱點文章的小火苗標識，不過仍舊保留了高被引的小皇冠。

　　這也很正常，畢竟PCE11材料的結晶性太強，和富勒烯受體適配度還可以，但和大多數非富勒烯體系的適配度不高。

　　而現在時代已經改變了，富勒烯對有機光伏領域長達近20年的統治已經結束，PCE11也就成為了“時代的眼淚”。

　　ITIC受體的AM文章，熱點文章和高被引的標識均存在，而且被引用次數已經成功突破100次，達到了168次，被引用次數增長的非常快。

　　這主要是因為近期非富勒烯相關的文章呈現井噴態勢，光SCI一二區的文章，在這一個月里就有近30篇被發表出來，如果算上魏興思沒有檢索到的SCI三四區文章，這個數量只會更高，可能會超過50篇。

　　而現在發表的有機光伏領域文章，大多數都和ITIC相關，因此基本都會去引用許秋最早發表的ITIC文章。

　　另外，ITIC相關的《焦耳》綜述，以及IDIC4F受體的《自然·能源》的文章，均被評為熱點文章和高被引文章，獲得了小火苗和小皇冠標識。

　　同時，這兩篇文章的實時被引用次數也均超過了兩位數，增長速度同樣非常的快。

　　這都是意料之中的事情，現在許秋和魏興思已經成為了有機光伏領域的領軍人物，發表出去的文章被其他課題組關注并引用的可能性非常高。

　　就算其他作者只從功利性的角度來考慮，如果發文章不去引用許秋文章的話，萬一文章審稿的時候被發到了魏興思這邊，那不就尷尬了…

　　畢竟，不同審稿人的意見，在期刊編輯那邊也是不同的，像是現在的魏興思課題組審有機光伏領域的稿件，如果給出一個拒稿意見，基本上這篇文章就涼涼了。

　　把幾個新出來的小火苗和小皇冠截圖保存下來之后，許秋關閉了wos的網頁。

　　幾天后，模擬實驗室中傳來了一個非常大的好消息。

　　那就是經過一系列的側鏈調控，最終誕生了三個效率突破17的二元單結體系。

　　對應的受體材料名稱分別為Y15、Y18和Y20，它們與J4給體材料結合制備出來的器件，最高效率分別可達17.17、17.02和17.40！

　　最佳體系J4:Y20的效率，甚至反超了之前《科學》文章中疊層器件的最高效率17.36！

　　具體來說，Y15、Y18、Y20都是對Y14進行側鏈調控而得到的材料。

　　在初始Y14材料中，TT單元上的側鏈為直鏈的十一烷基（C11），也就是十一個碳原子的直鏈飽和烷烴，氮原子上的側鏈為2乙基己基（EH），也就是8個碳原子的支鏈狀飽和烷烴。

　　首先，Y15材料。

　　它相比于Y14材料，僅更改了TT單元上的側鏈，變更為直鏈的壬基（C9），也就是九個碳原子的飽和烷烴，氮原子上的側鏈保持EH不變。

　　Y15體系器件性能獲得小幅度的提升，許秋簡單分析后，將其歸因于“縮短側鏈讓受體分子堆砌更加容易實現，進而提升材料的電荷遷移率”。

　　當然，實際上影響的因素是比較復雜的，這是一個多因素共同影響下的平衡結果。

　　比如，許秋還合成了Y16材料，它相比于Y15材料，進一步縮減TT單元上的側鏈，變更為直鏈的庚基（C7），也就是七個碳原子的飽和烷烴，氮原子上的側鏈保持EH不變。

　　Y16與J4材料共混后的器件性能，只有12.68。

　　相較于Y14體系16的效率，和Y15體系17的效率，Y16體系效率下降幅度非常大。

　　Y16性能縮水的原因，一方面可能是側鏈太短，導致材料的溶解性難以保證，比如Y14和Y15在常溫條件下，可以配制15毫克每毫升的氯苯溶液，而Y16需要加熱到80攝氏度以上，才能配制出同樣濃度的溶液；

　　另一方面，可能也是側鏈太短，導致分子堆砌的太過容易，GIWAXS結果中，Y16材料的結晶信號明顯強于Y14和Y15，這就使得Y16材料的結晶性太強，難以與J4給體材料實現有效的共混，共混形貌較差。

　　其次，Y18材料。

　　它相比于Y14材料，僅更改了氮原子上的側鏈，將其變更為了2丁基辛基（BO），也就是12個碳原子的支鏈狀飽和烷烴，TT單元上的側鏈保持C11不變。

　　DFT模擬分析結果表明，Y14材料的分子骨架具有15度的扭轉角，共平面性較差，而Y18材料分子骨架的扭轉角只有5度。

　　因而，許秋將Y18材料性能的提升歸因于“Y14材料TT單元上的EH側鏈空間位阻比較大，使得Y14分子骨架共平面性較差，影響其電荷輸運性能”。

　　最后，Y20材料。

　　它綜合了Y15和Y18的優點，既將TT單元上的側鏈，變更為直鏈的壬基（C9），又將氮原子上的側鏈，變更為2丁基辛基（BO）。

　　最終，Y20材料表現出器件性能上的突破，以及11>1的結果。

　　除了成功跨入17俱樂部的Y15、Y18和Y20以外，還有一些其他“失敗”的Y系列材料，比如剛剛的Y16材料就是一個例子，直接撲街到了12。

　　這也表明，側鏈的細致調控，對于Y系列材料最終器件性能的影響還是非常關鍵的。

　　從這一點來看，Y系列材料的調控過程和當初PCE11材料的調控非常的像，也都是主要針對于側鏈的調控。

　　許秋頓時找到了一個能夠合理自引那篇PCE11的AM文章的理由。

　　說實話，過年期間Y系列受體材料的摸索工作能夠這么順利，許秋也是稍微有些意外的。

　　想想當初，他開發出Y3材料，效率做到了14.8，但想往上突破到15，就像便秘一樣，廢了半天勁都上不去。

　　而現在，自從開發出Y12以后，短短半個月的時間，就直接把效率從15沖上了17。

　　不過，其實也可以理解。

　　科研這玩意，就和拉稀一樣，只要找到關鍵點，最開始那一下出來了，后面就順利多了，如同“靈感噴薄而出”一般。

　　當然，就像稀總會拉完，提升也都是有極限的。

　　比如，現在怎么把這個17.40，繼續向上突破達到18，甚至更高，就相對比較困難了。

　　好在許秋現在手中的底牌還有不少。

　　在摸索Y系列材料的過程中，他為了對比方便，一直是把給體材料鎖死為J4。

　　現在，他通過文獻閱讀，已經豐富了自己的給體庫，有很多其他的給體材料可供選擇。

　　包括之前從清北大學臧超軍，中科院化學所盧長軍，以及國家納米科學技術中心李丹那邊得到的L2、L6、S1幾種材料，許秋都已經同步開發出了他們當前的材料，以及更新的材料版本。

　　這種做法，有一點像是南山必勝客的做法。

　　比如當初快樂網開發出來的快樂農場，眼看就要盈利了，結果南山必勝客也開發了一款南山農場，直接免費，然后就把快樂農場給弄死了。

　　不過，科研嘛，大家都是為了整個領域的進步，互相借鑒彼此的成果也是非常正常的事情。

　　論文發出來，就是為了讓別人參考嘛，不然為什么要發表呢。

　　而且，許秋雖然在L2、L6、S1的基礎上做出了一些修改，比如引入氟原子、氯原子等等，但并沒有把材料名稱進行大改，而是直接叫為L2Cl、L6F等等，還是比較給原作者面子的。

　　因此，接下來，摸索的重點，就是用這些新材料去和Y15、Y18和Y20進行排列組合。

　　除此之外，關于加工工藝，許秋這邊還有各種精細優化的手段，包括溶劑添加劑、熱退火、溶劑退火、真空放置、熱旋涂、噴涂…

　　開拓了這么多方法，現在總有一款可以用的上。

　　總之，目標就是沖擊18！

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