産業技術総合研究所（産総研）研究員の宮寺哲彦氏らは，有機薄膜太陽電池の開発において，結晶成長技術を駆使することで，吸収した光エネルギーを効率よく電荷に変換し，効率よく電荷を取り出せる理想的な構造の発電層を構築することに成功した。これはJST課題達成型基礎研究の一環として行なわれたもの（プレスリリース）。
有機薄膜太陽電池では，正の電荷を運ぶドナー材料と負の電荷を運ぶアクセプター材料がランダムに混ざったバルクヘテロジャンクションと呼ばれる構造が主流となっている。ランダムに混ざった構造のため，これまで発電層を構成する各材料の結晶構造や混ざり方を制御することが難しく，発電効率の向上の妨げになっていた。
研究グループは，これまでⅢ－Ⅴ族化合物太陽電池で使われるヘテロエピタキシーと呼ばれる結晶の向きをそろえて結晶成長させる手法を駆使し，異なる種類の有機材料を構造制御して製膜することで，最適なバルクヘテロジャンクション構造を持つ有機薄膜太陽電池の発電層を構築する研究に取り組んできた。
これまで有機薄膜太陽電池の発電層の構築で使われる共蒸着法で，ヘテロエピタキシーを実現する試みはなかったが，ビフェニルビチオフェン（BP2T）と呼ばれる材料をヘテロエピタキシーの鋳型（テンプレート）層とし，その上にドナー材料である亜鉛フタロシアニン（ZnPc）とアクセプター材料であるフラーレン（C60）を共蒸着させて理想的な構造の発電層を形成することに成功した。
このように，共蒸着プロセスによりドナー材料とアクセプター材料が分離し，高い結晶性を持つ構造が構築され，効率よく電荷が運ばれる理想的な構造が実現した。この手法を用いて有機薄膜太陽電池を作製したところ，発電効率が2.2倍向上し，さらに素子特性のばらつきも減少した。
これまで共蒸着で構造制御をすることは困難だったが，この手法によって構造制御が可能であることが示された。今後，さまざまな有機半導体材料に適用することで有機薄膜太陽電池のさらなる高効率化が期待される。特に低分子系材料で発電層の構造を制御できるため，高分子系有機薄膜太陽電池を凌駕する高い性能の低分子系有機薄膜太陽電池の実現も期待できる。
