458 科学,正式启航万更求订阅(2 / 2)

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然而,理想很丰满,现实有点短。

现实的情况是,每个值都比理想情况下差5%左右。

比如,光吸收边实际上只有1000纳米,外量子效率只有70%,填充因子只有0.70,能量损失是0.65电子伏特。

从而导致,现实里的结果差不多就是20%*0.95*0.95*0.95*0.95=16.3%。

而现在都还做不到16.3%呢。

不过经过许秋团队的努力,已经非常的接近这个数值了。

剩下的B、C、D三张图片,就是把三维坐标系之下立体的A图,变为二维坐标下的平面图。

也就是分别固定外量子效率、顶电池的光吸收边,以及每个子电池的能量损失,三个变量其中的一个,考察光电转换效率随另外两个变量变化的二维图谱。

其中,光电转换效率同样通过之前的蓝红颜色进行表示,并绘制出等效率线。

值得注意的是,在这些半经验分析图片中,许秋都把填充因子恒定为0.75。

一方面,是因为填充因子相对比较特殊。

它虽然是变量,但影响它的因素非常多,不是很好优化和界定,不像短路电流密度和开路电压,可以认为直接和材料禁带宽度相关。

理论上讲,填充因子主要受到太阳能电池器件本身的影响,最终得到的器件串联电阻越大,并联电阻越小,填充因子就越小。

但实际上,不论是串联电阻还是并联电阻,都是在涂膜后才测试出来的,在涂膜前怎么让这两个数值随心意而改变,是比较难以做到的。

换言之,器件填充因子的优化,几乎是纯粹的结果导向。

填充因子比较小的体系,用到的光电材料以及加工工艺,在发展的过程中会被自动淘汰,或者自动转为冷门的领域。

比如,全聚合物有机光伏的N2200的体系,填充因子通常会比较低,甚至只有0.5、0.6左右,现在做这个领域的研究者就非常的少。

另一方面,也是因为在一个三维立体图谱中,只能有三个自变量,如果再加上一个填充因子作为变量,就需要用到四维坐标系了。

四维坐标系,许秋就算想画,也画不出来。

况且,现在虽说是三个自变量、一个因变量,其实也是有限制的。

其中一个自变量“每个子电池的能量损失”并不是连续变化,而是以0.1电子伏特为间隔跳动变化的。

如果这个变量也连续变化,那么最终得到的就是连续曲面。

点动成线,线动成面,面动成体。

连续变化的曲面就会等效为一个立体的结构。

此时,“每个子电池的能量损失”变量,将取代光电转换效率成为新的z坐标。

而原本是z坐标的效率将“坍缩”为颜色,或者是一个强度值,从而得到一张真·立体图谱。

在纸张这种二维空间中,是无法表达“真·立体图谱”这种三维图谱的。

这也是之前“每个子电池的能量损失”非连续变化的原因。

第二张图片,单结器件相关的表征。

这个和平常发的文章没什么太大的区别,相对比较常规,许秋暂定做四张图片:

顶电池、底电池有效层材料的分子结构;

顶电池、底电池有效层的光吸收光谱;

单结顶电池、底电池器件各自的J-V曲线;

单结顶电池、底电池器件的EQE曲线。

第三张图片,叠层器件相关的的表征。

有些类似于第二张图片,许秋暂定做六张图片:

叠层器件的结构示意图;

能级结构图,包括电极功函数、有效层和传输层HOMO/LUMO能级;

叠层器件效率随着顶电池和底电池厚度变化的二维图谱,类似于第一张图的B、C、D图,光电转换效率用颜色表示,并标注出等效率线;

最佳叠层器件的J-V特性曲线;

最佳叠层器件的EQE曲线,包括两个电池单独的EQE曲线和总的EQE曲线,同时简单分析电流损失分布;

不同光照强度下的最佳叠层器件的J-V特性曲线。

三张图片许秋已经全部绘制完毕。

其中,第一张图片是通用的,第二和三张图片,是许秋根据现有的体系,绘制出来的初代版本,之后如果更新了体系,直接更换即可。

平常发其他文章,还需要编编故事,讲一讲心路历程。

现在许秋准备投的这篇《科学》,反而不需要那些东西,简简单单把结果讲出来就可以。

毕竟,有器件效率这个最大的亮点进行支撑。

不过,现在叠层器件效率只有15%,许秋觉得这个结果还是不够震撼。

如果能够上16%、17%,那就比较稳了。

如果能上20%……

大概可以把工作一拆为二,一篇《自然》、一篇《科学》,也不用纠结到底是先投《自然》还是《科学》了,两边各发一篇。

当然,20%这个数值,现在也就只能YY一下,一时半会儿根本做不上去。

在绘制第一张“半经验分析”图片时,许秋也有了另外一个想法:

现在Y系列材料之所以不适合做叠层器件,主要还是因为没有与之匹配的顶电池材料,也就是光吸收边可以达到1100甚至1200纳米的有机光伏材料。

如果日后能开发出来一种与之适配的体系,说不定真能产生奇迹,把器件效率冲到20%也说不定。

到时候,主要需要解决的问题可能就是“如何缩减超窄带隙有机光伏材料的能量损失”。

不过,那是之后的事情了,Y系列二元单结体系的潜力,到现在还没有完全挖掘出来呢。

最近因为分配给Y系列受体的算力比较少,一直没有什么亮眼的结果出来,Y系列受体体系的最高效率还是卡在14.8%上不去。

在《科学》文章的大框架做好后,许秋没有急着写正文,因为他打算投的是“报告”类型的工作,只有2500个字。

对现阶段的许秋来说,写这种短文就是分分钟的事情,爆肝的话,不到一周时间就能写完。

另外,也是因为这周四《无机功能材料》课程,要进行期末的PPT汇报,他需要花一些时间准备一下。

虽然许秋没有打算投入太多的精力在课程上面,但也不能完全不准备,如果有可能的话,谁不希望自己的成绩全是A呢?

《无机功能材料》课程的授课老师名叫于冰,教授、“杰青”。

他的课题组主要是做储氢材料相关的,组里有三四个博后,因此科研成果还是非常多的,平均每年能发一篇AM、JACS档次的文章,另外杂七杂八的一二区文章也不少。

单论学术成果,于冰课题组在材料系里估计能排的进前五。

至于目前排行第一的课题组是哪个?自然是魏兴思组。

虽然于冰学术工作做的不错,但他在系里的风评并不是很好。

一方面是比较PUSH,这个比较容易理解,能有大量科研成果产出的课题组,九成以上的氛围都是偏向PUSH的,就如同现在国内的盛世,其实从某种程度上说,也是靠着当下一代人高强度996支撑起来的。

另一方面,于冰也比较“小气”,他们实验室的耗材,比如一次性手套会被要求重复利用一周,而且每个月给学生发的钱也不多,就是属于那种博士生不发钱,硕士生只发六百块的组。

当许秋还是科研小白的时候,他曾经比较困惑:怎么导师会不给学生发钱呢?怎么一个月就给学生发几百块?是不是导师把钱偷偷吃了?

后来随着对科研圈的深入了解,许秋知道确实存在部分导师吃钱的现象,但更深层次的,也是更加普遍的原因,还是导师手上没经费。

魏兴思课题组,也就是他青千刚回国拿到了顶格的差不多300W的启动经费,比较有钱,组里之前的花费也一直都比较大手大脚,现在四五年过去,这批经费基本上快用完了。

如果新的杰青基金或者重点项目申请不到的话,也将会面临待遇缩水,材料不能随便买的境况。

包括前不久魏兴思还刚刚把发文章的奖励下调了,这就是组里经费不足的缘故。

科研圈里,只要不是头部课题组,也就是那种重点项目、重大项目随便申请的课题组,大多数课题组都是缺钱的。

四年能有八十万经费都很不错了。

而300W的重点项目,一方面不是所有领域都有的,另一方面也不是谁都能申请到的,一般就两个名额左右,还要全国所有相关领域的研究者一起竞争。

竞争者里面不乏“长江”、“杰青”,甚至还有院士。

比如这次有机光伏非富勒烯相关的重点项目,竞争压力就非常大,魏兴思也是怕自己不够分量,才喊上了龚远江一起,力图一起瓜分300W。

至于上千万经费的重大项目,普通的研究者就不用想了,不可能拿到的。

其实,不仅是学生待遇低,普通的青椒学者待遇同样不高。

如果工作在魔都这样的一线城市,普通的青椒学者基本上努力一辈子都不一定能买的上房。

就算学校有分配的房子,多半也是有限制的,比如有不能随意买卖的交易限制,产权不属于自己,或者类似“人走房收”的政策等等。

或许待遇问题,也是国内科研圈很难出诺奖级别的成果,留不住高端科研人才的原因之一。

根据马斯洛需求层次理论,个体成长发展的内在力量是动机。

而动机是由多种不同性质的需要所组成,各种需要之间,有先后顺序与高低层次之分;每一层次的需要与满足,将决定个体人格发展的境界或程度。

马斯洛将人的需求从低到高依次分为生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求和自我实现需求。

科研属于最高第五层级的自我实现需求,而房子这类财产相关的需求,属于第二层级的安全需求。

第二层级的安全需求都难以得到满足,就去追逐第五层级的需求,在动力上显然就会大打折扣。

这也是为什么说“搞科研和有钱的家庭更匹配”的原因。

既然面临这样的问题,那么如果国家去普遍提高科研人员的待遇,以期让他们能够安心科研,能否有所改善呢?

许秋估摸着同样也是难以实现的。

国内很多制度或者路线选择上,其实都是“以史为鉴”的。

比如我国具有全球最大的禁毒力度,就是因为那一段屈辱的历史。

这种提高科研人员的待遇,有些类似于历史上宋朝的“高薪养廉”。

当时宋朝推行这项制度,结果最后通通变为了“高薪养腐”,极大的增加了国家内部的损耗,最终成为宋朝衰落的一大诱因。

因此,国内偏体制内的工作,待遇注定不会很高,就是怕出现类似的情况,钱花出去了,但是啥效果都没有,还造成了极大的资源损耗。

不过,虽然科研的道路很艰苦,但还是要有人来做的。

要不然怎么实现科技进步呢,怎么实现伟大复兴呢?

就像A股万年3000点,也总要有爱国人士为国接盘一样。

因此,像魔都综合大学这样的高校,会倾向于把理工科的本科生留下来,继续在学校保研做科研。

但这就会出现一个问题,那就是学校把很多不适合做科研的学生,强行给忽悠到科研这个行业中来了。

这也是现在科研圈各种乱象的诱因之一。

对于很多大学生,尤其是从小城市或者农村走出来的大学生,他们在职业规划方面都是空白的,对就业只有一个较为模糊的概念。

因为就业这门课程,学校是不会教的,基本上只能通过自己学习以及家庭教育的培养,但想要自发的去学习、了解这些知识,并不是那么容易的。

这些懵懂无知的大三、大四的学生,就像是一张白纸,他们在面临毕业选择的时候,如果被学校里信任的老师一忽悠,很可能在自己也不确定自己适不适合科研的时候,就保研上贼船了。

一旦保研,学校立刻封堵住学生的退路。

比如不能打印成绩单(防止学生出国),不能打印三方协议(防止学生就业)。

同时,在研究生期间,也给予了导师非常大的权限(防止学生划水)。

其实,许秋觉得学校有义务让考虑保研的学生提前了解科研的具体情况,再让学生做出选择。

方法也不难,开设一门类似《走进科研》的必修课程即可。

但现状是大多数的学校并不会把这个情况告诉学生,只会让学生自己品。

显然,大家都知道,一旦把这个事情开诚公布,敞开说以后,像魔都综合大学的保研率一定会大幅降低,不利于优质生源涌入科研这个“清水衙门”。

可以说是学校在打一个消息差,利用了学生和学校之间信息的不对等。

因为作为个体的自然人,天然是有“利己”属性的,一旦当他们知道选择就业而非科研,可以给自己带来更多收益的时候,他们就会倾向于选择就业。

但国家需要从整个文明的角度来思考,让一部分人做出不“利己”的选择。

换言之,很多时候必须要有人做出牺牲,可一旦把事情说的通透了,就没有人愿意去牺牲了。

许秋发现,当深入了解一个行业的时候,有时候确实会挺悲观的。

很多问题就摆在那里,明晃晃的,但就是解决不了。

这可能也是为什么有的人说“各行各业都像是围城,里面的人想出去,外面的人想进来”的缘故吧。

虽然因为他有系统,这些悲观的事情大概率不会出现自己的身上,但看着有一些同学深陷泥潭,比如博士五年级都毕不了业,还是挺让人纠结的。

包括室友孙一凡,都已经通过直播的方式来自谋出路了。

不仅如此,前些天许秋还听孙一凡说,他感觉自己不适合科研,有点想找导师谈一谈,把自己的直博生的身份变更为科学硕士,或者专业硕士,但还没有鼓起勇气去说。

许秋都不知道该怎么回应他。

当然,凡事有正面就有反面。

科研路虽然难,但至少是一条通天的大道,具有完整的进阶序列。

而且,对于有自我实现需求的人来说,科研是一个非常好的选择,可以不断探索自然的边界,探索自我的边界。

《无机功能材料》课堂上,学生们相继进行PPT汇报。

这门课程的最终成绩,将由学生和老师共同决定。

班级里每个学生会拿到一个打分表,然后根据每个汇报的学生表现进行打分。

最后,老师收集所有人的打分表,扣除一个最低分和一个最高分,取平均值,这部分占总分的50%。

另外的50%分值,由授课老师于冰给出。

这种考核制度,相对还是比较公平的,因为大多数数研究生同学之间都是没有交集的。

而没有利害关系,就能够给出相对中肯的评价。

就像许秋,连班级里一半新同学的名字都叫不出来。

甚至有些本科一起保研上来的,材料物理或者电子科学与技术专业的同学,他都不一定能喊出来名字。

不过,其他同时倒是基本都认识许秋,毕竟现在许秋在院系里也算是声名远扬。

就连平常许秋走在材一的走廊里,总会有他不认识的同学冲他点头示意。

别人主动打招呼,也不能不理。

于是,许秋每次都是假装认识对方,也笑着回应,点头示意,心里则是在嘀咕:“这货是谁啊?好像遇到过好几次了。”

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