I konventionella organiska solceller, elektronerna uppvisar sin partikelkaraktär och behöver hoppa mellan organiska molekyler i cellen. Konduktiviteten är, därför, lägre än för kristallina kiselsolceller. Forskare har lyckats ordna de organiska molekylerna på ett mycket ordnat sätt som i kristaller, och att åberopa vågnaturen. "Konduktiva band" bildas av energidispersiva tillstånd och bidrar till ledningsförmågan med hög bärare. Det kan förbättra cellens totala effektivitet.

En organisk solcell är ett ljus, flexibel, låg kostnad och grön enhet, betraktas därmed som ett potentiellt utsäde för innovation inom industrin för förnybar energi. Effektiviteten för energiomvandling av den organiska solcellen är, dock, lägre än för samtida kiselsolceller.

I halvledarsolceller, ljuset omvandlas till ett energiserat par av en elektron (negativ bärare) och ett hål (positiv bärare) vid "pn junction" -gränssnittet vid två halvledarskikt i cellen. Donator- (elektronpitching; p-typ) och acceptor (elektronfångande; n-typ) molekyler i varje lager av halvledarna vetter mot varandra som den perfekta p/n-korsningen. För att öka antalet sådana "batterier" i cellen, ett stort område med pn -korsning krävs, så att en komplicerad "bulkhetero" pn -korsning, vilket är ett vikt gränssnitt som veck, har utvecklats. I en så komplicerad struktur som en labyrint, de genererade bärarna är svåra att nå cellens utgående elektroder eftersom molekylerna är ordnade grovt, med andra ord, kristallinitet är låg (Fig. 1 (a)). För att förverkliga en hög transport effektivt, bäraren, en elektron eller ett hål, bör delokalisera mellan molekyler som en materievåg (Fig. 1 (b)). Det ordnade arrangemanget av molekyler tar fram vågornas karaktär.

Forskare vid Institute for Molecular Science (IMS), Japan Synchrotron Radiation Research Institute (JASRI) och Tokyo University of Science har lyckats tillverka den organiska halvledar -pn -korsningen med hög kristallinitet. I korsningens tillverkningsprocess, acceptor (perfluoropentacen) -molekylerna avsattes på ett välordnat sätt på donatormolekylernas enda kristall (pentacen) med hjälp av tekniken molekylär stråleepitaxi (MBE). De elektroniska strukturerna i den kristallina pn-korsningen observerades genom vinkelupplöst fotoelektronspektroskopi och visade att skiktet av acceptormolekylerna bildar valensbandet som är ett bevis på att vågnaturen åberopas. Resultatet av föreliggande studie visar att MBE underlättar tillverkningen av den kristallina pn -korsningen som kan ta fram vågkaraktären hos både elektronerna och hålen.

Funktionerna hos organiska halvledare kan ställas in genom att utforma strukturerna för organiska molekyler. Tillverkningstekniken för de kristallina pn -korsningarna med olika organiska molekyler gör att vi kan förverkliga det nya konceptet organiska solceller med hög energiomvandlingseffektivitet.