第十六章 旋涂
下午，實驗室。
剛見到許秋，陳婉清便主動說道：“學弟來了呀，今天我教你旋塗操作吧。”
“好啊。”許秋回復道。
他心想平常都是他主動找學姐請教的，今天學姐怎麼這麼熱情，不過也沒太過在意。
閑聊了一會兒，兩人穿好實驗服，開始工作。
檢測到旋塗技能，是否進行記錄？
“記錄。”
“系統，之後遇到與實驗相關的技能，可以自動記錄嗎？”
可以。
…………
“旋塗操作主要用到的儀器是勻膠機。
首先在基片上滴加溶液，然後利用勻膠機使基片高速旋轉，在離心力的作用下，溶液被迅速甩開，溶液中的溶劑揮發，最終形成均勻的固體薄膜。
通常，用旋塗法制備得到薄膜的厚度，在幾奈米到幾百奈米之間。
我們實驗室現在有兩臺勻膠機，一臺在手套箱內，一臺在手套箱外。
今天教你三種溶液的旋塗方法，分別是PEDOT、氧化鋅和有效層溶液。
首先是PEDOT，旋塗時要注意……”
陳婉清介紹完畢後，說道：“原理和操作方法就是這樣子，你還有什麼問題嗎？”
“沒問題，我都明白了。”許秋道。
“好……那我回去啦，今天下午的時間，應該只夠塗好PEDOT和氧化鋅，有效層的話等週日再說吧。”陳婉清道。
“嗯嗯。”許秋點點頭。
他感覺學姐有點奇怪，今天她怎麼了？
算了，不想了，做實驗要緊。
…………
這幾天透過閱讀文獻，許秋大致瞭解了有機太陽能電池器件的結構。
通常分為正常結構和倒置結構兩種。
正常結構是玻璃作為基底，上面的ITO作為正極材料，然後用旋塗法制備空穴傳輸層、有效層，最後透過真空鍍膜（蒸鍍）手段，制備電子傳輸層和負極材料。
倒置結構中，首先是玻璃基底，ITO為負極材料，然後用旋塗法制備電子傳輸層、有效層，最後蒸鍍法制備空穴傳輸層和正極材料。
清洗基片、配製溶液、旋塗、真空鍍膜，就是制備有機太陽能電池的四大技能，今天學會旋塗後，就只剩下蒸鍍了。
許秋開啟輔助系統，進行實驗操作。
首先是PEDOT薄膜的制備。
PEDOT是一種水溶性的聚合物材料，具有高的電導率，為了增加它的溶解性，通常須新增一定比例的聚苯乙烯磺酸鹽（PSS），因此嚴格來講，稱之為PEDOT:PSS更為合適。
許秋先用氮氣槍吹乾24片基片，裝入兩個培養皿中。
然後將取下蓋子的培養皿，放入臭氧發生器中，處理30分鐘。
臭氧難以儲存，利用臭氧發生器可以將空氣中的氧氣轉化為臭氧。
用臭氧處理基片可以增加其表面的浸潤性，使液體在旋塗過程中容易停留在基片上，避免得到帶有孔洞的薄膜。
趁著臭氧處理的間隙，許秋從冰箱的冷藏室中拿出裝有PEDOT水溶液的試劑瓶，用一次性滴管吸取2毫升左右溶液，並轉移至4毫升離心管中。
然後取出一支1毫升的一次性注射器，去掉針頭吸滿溶液後，在注射器頭部加裝0.22微米的水相過濾頭。
……
“什麼味道。”
許秋突然聞到一股淡淡的魚腥味。
他很快反應過來，應該是臭氧洩露了。
因為臭氧的毒性較低，他也沒去專門戴個防毒面具，直接提起一口氣，走到臭氧發生器旁邊。
先將儀器停掉，然後開始檢查。
儀器門關閉的嚴嚴實實，儀器後端的橡膠軟管也連通著窗戶外面。
看起來一切正常，那麼氣味是怎麼散出來的呢？
難道是那裡？
許秋心中有了推斷，他找到工具箱，從中翻出一卷3M的黑色電工膠布，然後帶著膠布返回臭氧發生器。
這時臭氧的味道已經逸散的差不多了。
他繞到儀器後面的軟管處，仔細的一段段檢查。
果然，有一處橡膠軟管因老化而產生了裂紋，而且從斷裂痕跡來看，應該是剛斷裂不久的。
許秋用膠布將裂紋處粘好。
再次開啟儀器，這次聞不到臭氧的味道了。
不過，用膠布粘只是權宜之計，最佳的方法還是更換一根新的橡膠管。
於是，許秋喊道：
“學姐，臭氧發生器的軟管裂開了，我現在先用膠布粘住了，之後需要領用一根新的管子。”
“好的，我記下了。”陳婉清道。
解決了這個小麻煩後，許秋待臭氧發生器的倒計時結束後，繼續實驗。
他將培養皿從儀器中取出，用鑷子夾取一片基片，將基片放在勻膠機的平臺上。
平臺下面有一小孔，連線著真空泵，用來確保在高速旋轉過程中，基片不會移動。
他設定好勻膠機的引數，轉速是3000轉每分鐘，旋轉時間設為60秒。
然後用針筒擠出約0.1毫升的PEDOT溶液到基片中央，再用過濾頭的末端拖動液麵，使溶液覆蓋滿整個基片。
接著按下啟動鍵，勻膠機自動開啟真空泵，並按照預設的引數執行，待平臺完全停止轉動後，自動關閉真空泵。
又是一個類似於超聲波清洗儀的傻瓜式機器。
許秋用鑷子夾起旋塗好的基片，仔細檢查，發現旋塗的非常完美，藍紫色的薄膜覆蓋了整個基片，而且薄膜表面光滑，沒有孔洞。
將基片放回原培養皿，繼續夾起下一片。
重復旋塗12次後，11片完美，僅有一片略有瑕疵，只塗上了四分之三的面積。
許秋將有瑕疵的那片丟入舊基片盒子中。
接下來，是熱退火步驟。
對於PEDOT:PSS薄膜來說，退火的主要作用是除掉其中殘留的水分，所以只需要溫度比水的沸點稍高即可。
許秋將旋塗好的基片連帶著培養皿，置於設定溫度為130攝氏度的加熱臺上，然後按下秒錶進行計時。
一般需要30分鐘以上。
等待時間較長，許秋回到辦公桌，打算喝口水，休息一會兒。
突然，旁邊的學姐冷不丁的問了一句：“許秋，你對未來有什麼打算呀？”
許秋差點把喝到嘴裡的水噴出來。