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  得益于低成本、柔性及易于大面積生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，有機(jī)太陽(yáng)能電池近年來(lái)一直受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而有機(jī)半導(dǎo)體材料本身的結(jié)構(gòu)無(wú)序性和低介電常數(shù)制約了有機(jī)太陽(yáng)能電池的電荷分離和傳輸效率，限制了器件的光伏性能。分子摻雜能有效優(yōu)化其活性層的半導(dǎo)體性能，有望成為一種有效的新興器件優(yōu)化手段。然而目前以氧化還原反應(yīng)為機(jī)理的電荷轉(zhuǎn)移摻雜會(huì)在一定程度上破壞有機(jī)半導(dǎo)體材料的共軛結(jié)構(gòu)，同時(shí)嚴(yán)格的能級(jí)匹配，也極大限制了摻雜劑與可摻雜材料的選擇范圍，最終制約了摻雜型有機(jī)太陽(yáng)能電池的器件性能優(yōu)化。

  針對(duì)上述問(wèn)題，西安交通大學(xué)金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有機(jī)光電子材料及界面課題組(LOGIC)根據(jù)有機(jī)光伏材料雜原子上普遍含有孤對(duì)電子的特點(diǎn)，以含有空軌道的路易斯酸-三(五氟苯基)硼烷作為新型摻雜劑，開(kāi)展了體相異質(zhì)結(jié)摻雜有機(jī)太陽(yáng)能電池的研究。路易斯酸堿反應(yīng)摻雜中的轉(zhuǎn)移電荷來(lái)自于雜原子上的孤對(duì)電子，避免了摻雜對(duì)有機(jī)半導(dǎo)體材料共軛結(jié)構(gòu)的破壞；同時(shí)基于軌道雜化的摻雜機(jī)理，突破了傳統(tǒng)的能級(jí)限制，有效擴(kuò)展了摻雜材料的選擇范圍。器件研究表明該種摻雜劑對(duì)富勒烯及非富勒烯有機(jī)太陽(yáng)能電池均具有性能提升的作用。結(jié)合同步輻射技術(shù)，研究人員進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)路易斯酸摻雜劑在電子結(jié)構(gòu)調(diào)控之外還具有活性層納米結(jié)構(gòu)調(diào)控的作用。三(五氟苯基)硼烷能有效提高富勒烯及非富勒烯受體材料的結(jié)晶性，從而對(duì)體相異質(zhì)結(jié)材料的相區(qū)尺度和純度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控。這項(xiàng)工作為活性層摻雜有機(jī)太陽(yáng)能電池性能的進(jìn)一步提升提供了新的策略。

  上述研究成果以“Lewis Acid Doping Induced Synergistic Effects on Electronic and Morphological Structure for Donorand Acceptor in Polymer Solar Cells”為題發(fā)表在Wiley旗下材料類期刊Advanced Energy Materials上。材料學(xué)院閆晗特聘研究員為本文的第一作者，馬偉教授和閆晗特聘研究員為本文的通訊作者，西安交通大學(xué)為本文的唯一單位。

  該工作得到科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和西安交大基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的支持。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201703672