Dans les cellules solaires organiques conventionnelles, les électrons présentent leur nature particulaire et doivent sauter entre les molécules organiques dans la cellule. La conductivité est, donc, inférieur à celui des cellules solaires au silicium cristallin. Les chercheurs ont réussi à organiser les molécules organiques d'une manière très ordonnée comme dans les cristaux, et d'invoquer la nature ondulatoire. Les "bandes conductrices" sont formées par des états dispersifs d'énergie et contribuent à la conductivité à haute porteuse. Il peut améliorer l'efficacité totale de la cellule.

Une cellule solaire organique est une lumière, souple, appareil peu coûteux et écologique, par conséquent considéré comme une semence potentielle d'innovation dans l'industrie des énergies renouvelables. L'efficacité de la conversion d'énergie de la cellule solaire organique est, cependant, inférieurs à ceux des cellules solaires au silicium contemporaines.

Dans les cellules solaires à semi-conducteurs, la lumière est convertie en une paire excitée d'un électron (porteur négatif) et d'un trou (porteur positif) à l'interface "jonction pn" au niveau de deux couches semi-conductrices de la cellule. Les molécules donneuses (tangage d'électrons ; type p) et acceptrices (capture d'électrons ; type n) dans chaque couche des semi-conducteurs se font face en tant que jonction p/n idéale. Pour augmenter le nombre de ces « batteries » solaires dans la cellule, une grande surface de jonction pn est requise, de sorte qu'une jonction pn "bulkhetero" compliquée, qui est une interface pliée comme des plis, a été développé. Dans une structure aussi compliquée qu'un labyrinthe, les porteurs générés sont difficilement accessibles aux électrodes de sortie de la cellule car les molécules sont disposées grossièrement, en d'autres termes, la cristallinité est faible (Fig. 1(a)). Pour réaliser efficacement un transport élevé, le transporteur, un électron ou un trou, devrait se délocaliser entre les molécules comme une onde de matière (Fig. 1(b)). L'arrangement ordonné des molécules fait ressortir la nature ondulatoire des retenues.

Chercheurs de l'Institute for Molecular Science (IMS), L'Institut japonais de recherche sur le rayonnement synchrotron (JASRI) et l'Université des sciences de Tokyo ont réussi à fabriquer la jonction pn semi-conductrice organique à haute cristallinité. Dans le processus de fabrication de la jonction, les molécules acceptrices (perfluoropentacène) ont été déposées de manière bien ordonnée sur le monocristal des molécules donneuses (pentacène) par la technique d'épitaxie par jets moléculaires (MBE). Les structures électroniques de la jonction pn cristalline ont été observées par spectroscopie photoélectronique à résolution angulaire et ont montré que la couche des molécules acceptrices forme la bande de valence qui est la preuve de l'invocation de la nature ondulatoire. Le résultat de la présente étude montre que le MBE facilite la fabrication de la jonction pn cristalline qui peut faire ressortir la nature ondulatoire à la fois des électrons et des trous.

Les fonctions des semi-conducteurs organiques peuvent être réglées en concevant les structures des molécules organiques constitutives. La technologie de fabrication des jonctions pn cristallines utilisant une variété de molécules organiques nous permet de réaliser le nouveau concept de cellules solaires organiques avec une efficacité de conversion énergétique élevée.