有机材料是一个很大的研究领域。我们的生活中有很多有机材料。塑料就是有机材料。橡胶也是有机材料。许多纤维也是有机材料。这些材料来自石油或者植物。科学家研究这些材料。他们想让材料变得更好。毕业论文就是研究这些材料的一次工作。

我研究了一种特别的有机材料。这种材料可以用在太阳能电池上。太阳能电池把阳光变成电。现在的太阳能电池常用硅材料。硅材料不错但是比较贵。硅材料生产过程需要很多能量。有机材料可能更便宜。有机材料可能更容易生产。我想看看这种有机材料到底行不行。

这种材料是一种聚合物。聚合物就像很长的链子。链子由很多小分子连接而成。这些小分子叫单体。我把不同的单体放在一起。我让它们发生化学反应。反应后得到了新的聚合物。这种聚合物是黑色的粉末。粉末很细像面粉一样。我用一些工具来看这个粉末。

我用了一个叫红外光谱的机器。这个机器用光照射粉末。不同材料吸收不同的光。我看吸收光的图案。这个图案告诉我材料里有什么化学键。化学键就像原子之间拉的手。我看到了我想要的化学键。这说明我的反应成功了。我做出了我想要的材料。

我又用了一个叫X射线衍射的机器。这个机器用X光看粉末。X光穿过粉末会产生图案。这个图案告诉我粉末里的原子怎么排列。我发现我的材料原子排列不太整齐。这种状态叫无定形态。无定形态对于吸收阳光可能有好处。吸收阳光需要材料容易抓住光粒子。

我还测量了材料怎么吸收光。我把材料溶解在一种液体里。液体是氯仿。氯闻起来有点甜。我把溶液放在一个玻璃盒里。玻璃盒是透明的。我用一束光穿过溶液。我测量进去的光和出来的光。我发现这种材料很喜欢吸收红光。红光是一种能量比较低的光。太阳能电池需要吸收各种颜色的光。吸收红光是一个优点。

接下来我测试了材料的电学性质。有机材料需要能导电。导电就是能让电通过。我做了很薄的薄膜。薄膜就像保鲜膜那么薄。我把材料涂在玻璃片上。玻璃片上有两条金属线。我测量了薄膜的导电能力。我发现电可以顺利通过。通过的速度可以接受。这个结果还不错。

我把这种材料和另一种材料混合。另一种材料叫富勒烯。富勒烯像一个小足球。它由碳原子组成。混合后我做了简单的太阳能电池器件。器件就像一个三明治。最下面是玻璃。玻璃上有透明电极。透明电极让光进去。中间是我的材料层。最上面是金属电极。这个三明治很小只有指甲盖那么大。

我把器件放在太阳灯下。太阳灯模仿太阳光。我用导线连接器件和一个电表。我观察电表上的数字。数字显示了电流和电压。电流代表有多少电在流动。电压代表电的推力有多大。我记录下这些数字。我计算了这个器件的效率。效率就是有多少阳光变成了电。

效率不是很高。只有百分之二点三。市场上硅电池的效率有百分之二十。我的结果差距很大。但我并不失望。这是一个开始。我知道第一次做效率不会高。我需要找出问题在哪里。我检查了薄膜的表面。我用显微镜看薄膜。薄膜表面有些不平。不平的表面会影响电的流动。我需要把薄膜做得更均匀。

我也测试了材料的稳定性。我把器件放在空气里一个星期。每天测一次效率。效率慢慢下降了。一个星期后效率只剩下一半。空气里的氧气和水破坏了材料。有机材料一般比较怕氧气和水。这是有机太阳能电池的一个大问题。解决这个问题很重要。也许可以加一层保护膜。保护膜可以隔绝空气。这是我以后可以研究的方向。

我的实验还有很多可以改进的地方。材料的合成步骤可以优化。我用的温度是八十度。也许换个温度会更好。反应时间是一天。也许更长时间会有帮助。材料的纯度也很重要。我的粉末里可能有一点杂质。杂质会妨碍电的流动。我需要更好的提纯方法。提纯就是把材料弄干净。

做太阳能电池的工艺也很关键。涂薄膜的速度要控制。涂得快和涂得慢不一样。薄膜的厚度也有影响。太厚了光进不去。太薄了吸光不够。我这次做的厚度大概一百纳米。纳米是非常小的单位。一根头发大约有八万纳米粗。也许九十纳米或者一百一十纳米会更好。我需要做更多实验来找最佳厚度。

这个研究花了我四个月时间。我大部分时间在实验室里。实验室有很多瓶瓶罐罐。我需要戴手套和护目镜。有些化学药品有危险。我小心操作。我也经历了很多失败。第一次合成没有得到粉末。我只得到一些粘稠的东西。我检查了步骤。我发现我少加了一种药品。我重新做了一次。第二次成功了。做科学研究就是这样。失败是常事。从失败中学习很重要。

我的毕业论文记录了所有这些工作。我写了为什么研究这个题目。我写了别人做过什么研究。我详细描述了我的实验方法。我展示了我的数据。图表有十几个。我分析了这些数据的意思。我讨论了结果的局限性。我提出了未来的研究想法。论文有五十多页。这是我大学四年最重要的成果。

通过这个研究我学会了很多东西。我学会了怎么设计实验。我学会了怎么使用仪器。我学会了怎么分析数据。我更理解了有机材料。我知道科研工作不容易。需要耐心和细心。一个小错误可能导致整个实验失败。我也看到了有机材料的潜力。它们很便宜。它们很轻便。它们可以做成柔性的电池。柔性电池可以弯曲。这种电池可以用在很多新地方。比如可以贴在衣服上。比如可以贴在背包上。未来也许大楼的窗户都是太阳能电池。这些电池可能是有机材料做的。

有机材料的研究还在继续。全世界的科学家都在努力。他们设计新的分子结构。他们尝试新的混合方式。他们开发新的制造工艺。效率在慢慢提高。稳定性在慢慢改善。也许再过十年有机太阳能电池就随处可见了。我的研究只是大海里的一滴水。但大海就是由无数滴水组成的。每一滴水都有它的价值。

毕业论文写完了。我的大学生活也快结束了。我感到很充实。我把一本厚厚的论文交给老师。老师会仔细阅读。然后我会在答辩会上介绍我的工作。答辩会有几位老师参加。他们会问一些问题。我会尽力回答。我希望我的工作能得到认可。即使它不完美它也是我努力的成果。科学研究就是这样一步一个脚印往前走。