我们日常使用的大部分电子产品都是以无机半导体为基础的，比如硅。对其功能至关重要的是一种被称为掺杂的过程，即将杂质编织到半导体中以增强其导电性。正是这一点使得太阳能电池和LED屏幕中的各种组件能够工作。
对于有机 - 即碳基半导体，这种掺杂过程类似地是重要的。由于发现导电塑料和聚合物，因此是一个领域诺贝尔奖于2000年颁发，有机电子的研究和开发快速加速。有机LED（OLED）显示器是这样的一个例子，它已经在市场上;例如，查看最新一代的智能手机。其他申请尚未完全实现，部分原因是有机半导体到目前为止还没有足够的效率。
有机电子产品的例子：柔性太阳能电池（由Epishine AB提供），电子纸（中心）和压电纺织品（右）。（由Johan Bodell / Chalmers理工大学提供）
在有机半导体中掺杂通过所谓的氧化还原反应操作。这意味着掺杂剂分子从半导体接收电子，增加半导体的电导率。更掺杂的半导体可以与之反应的掺杂剂分子，导电性越高，在该导电性越高，之后导电率降低。目前，掺杂有机半导体的效率极限已经确定了掺杂剂分子只能能够交换一个电子。
双掺杂
但现在，在科学期刊的文章中自然材料，ChristianMüller，聚合物科学教授查尔默斯理工大学他的小组与来自七所大学的同事一起证明可以将两个电子移动到每种掺杂剂分子。
“通过这种‘双掺杂’过程，半导体的效率可以提高一倍，”该研究小组的博士生、这篇文章的第一作者戴维·基弗(David Kiefer)说。
根据ChristianMüller的说法，这一创新并不是在一些巨大的技术成就之上。相反，它只是看到别人没有看到的东西。
我们什么时候能看到新的“双掺杂”太阳能电池?Müller教授说，“给你一个具体的数字是不正确的;有些类型的太阳能电池可能会工作得更好一些，有些则会更好一些。我更愿意说，更有效的掺杂使许多半导体技术成为可能。”
“整个研究领域一直专注于材料研究，每个分子只允许一个氧化还原反应。我们选择了一种不同类型的聚合物，它的电离能更低。我们看到这种材料允许两个电子转移到掺杂分子。其实很简单，”Müller说。
这一发现可能会使尚未具备足够市场竞争力的技术得到进一步改进。一个问题是聚合物的导电性能不够好，因此，使掺杂技术更有效一直是实现更好的聚合物电子产品的重点。现在，聚合物的导电性增加了一倍，同时在相同的表面积上使用相同数量的掺杂材料，这可能代表了一些新兴技术商业化所需的临界点。
“随着OLED展示，发展已经足够远，他们已经在市场上。但是对于其他技术成功并使其上市，需要额外的东西。对于有机太阳能电池，例如，由有机材料构建的电子电路，我们需要能够将某些部件涂在与基于硅的电子产品相同的程度相同的程度上。我们的方法是朝着正确方向的一步，“Müller说。
这一发现提供了基础知识，可以帮助成千上万的研究人员在柔性电子、生物电子和热电方面取得进展。Müller的研究小组正在研究几个不同的应用领域，以聚合物技术为中心。除此之外，他的团队正在研究导电纺织品和有机太阳能电池的发展。
欲了解更多细节，请阅读本文自然材料:“用单体分子掺杂剂重复掺杂共轭聚合物“
该研究得到了资助的瑞典研究理事会， 这Knut和Alice Wallenberg基金会,欧洲研究理事会（ERC）并于与来自林荫大学（Sweden），Abdullah理工大学（沙特阿拉伯），伦敦帝国学院（英国），佐治亚州理工学院和加州大学戴维斯（美国）合作开展了合作，以及Chemnitz技术大学（德国）。
