于Y15材料,进一步缩减TT单元上的侧链,变更为直链的庚基(C7),也就是七个碳原子的饱和烷烃,氮原子上的侧链保持EH不变。
Y16与J4材料共混后的器件性能,只有12.68。
相较于Y14体系16的效率,和Y15体系17的效率,Y16体系效率下降幅度非常大。
Y16性能缩水的原因,一方面可能是侧链太短,导致材料的溶解性难以保证,比如Y14和Y15在常温条件下,可以配制15毫克每毫升的氯苯溶液,而Y16需要加热到80摄氏度以上,才能配制出同样浓度的溶液;
另一方面,可能也是侧链太短,导致分子堆砌的太过容易,GIWAXS结果中,Y16材料的结晶信号明显强于Y14和Y15,这就使得Y16材料的结晶性太强,难以与J4给体材料实现有效的共混,共混形貌较差。
其次,Y18材料。
它相比于Y14材料,仅更改了氮原子上的侧链,将其变更为了2丁基辛基(BO),也就是12个碳原子的支链状饱和烷烃,TT单元上的侧链保持C11不变。
DFT模拟分析结果表明,Y14材料的分子骨架具有15度的扭转角,共平面性较差,而Y18材料分子骨架的扭转角只有5度。
因而,许秋将Y18材料性能的提升归因于“Y14材料TT单元上的EH侧链空间位阻比较大,使得Y14分子骨架共平面性较差,影响其电荷输运性能”。
最后,Y20材料。
它综合了Y15和Y18的优点,既将TT单元上的侧链,变更为直链的壬基(C9),又将氮原子上的侧链,变更为2丁基辛基(BO)。
最终,Y20材料表现出器件性能上的突破,以及1+11的结果。
除了成功跨入17俱乐部的Y15、Y18和Y20以外,还有一些其他“失败”的Y系列材料,比如刚刚的Y16材料就是一个例子,直接扑街到了12。
这也表明,侧链的细致调控,对于Y系列材料最终器件性能的影响还是非常关键的。
从这一点来看,Y系列材料的调控过程和当初PCE11材料的调控非常的像,也都是主要针对于侧链的调控。
许秋顿时找到了一个能够合理自引那篇PCE11的AM文章的理由。
说实话,过年期间Y系列受体材料的摸索工作能够这么顺利,许秋也是稍微有些意外的。
想想当初,他开发出Y3材料,效率做到了14.8,但想往上突破到15,就像便秘一样,废了半天劲都上不去。
而现在,自从开发出Y12以后,短短半个月的时间,就直接把效率从15冲上了17。
不过,其实也可以理解。
科研这玩意,就和拉稀一样,只要找到关键点,最开始那一下出来了,后面就顺利多了,如同“灵感喷薄而出”一般。
当然,就像稀总会拉完,提升也都是有极限的。
比如,现在怎么把这个17.40,继续向上突破达到18,甚至更高,就相对比较困难了。
好在许秋现在手中的底牌还有不少。
在摸索Y系列材料的过程中,他为了对比方便,一直是把给体材料锁死为J4。
现在,他通过文献已经丰富了自己的给体库,有很多其他的给体材料可供选择。
包括之前从清北大学臧超军,中科院化学所卢长军,以及国家纳米科学技术中心李丹那边得到的L2、L6、S1几种材料,许秋都已经同步开发出了他们当前的材料,以及更新的材料版本。
这种做法,有一点像是南山必胜客的做法。
比如当初快乐网开发出来的快乐农场,眼看就要盈利了,结果南山必胜客也开发了一款南山农