要像印制海报一样“印刷”太阳能电池——能实现这一理想的是一种“涂布型”有机薄膜太阳能电池，日本理化学研究所创发分子功能研究组正在进行相关研发。但这种太阳能电池很难提高将光转化成电的转换效率，为解决这一问题，该研究组开发出了能够控制分子排列（配向）的半导体高分子材料。这次，该研究组的高级研究员尾坂格接受采访，介绍了所开发的半导体高分子的特点以及全球有机薄膜太阳能电池开发状况等信息。

——在有机薄膜太阳能电池上使用半导体高分子有什么好处？

尾坂：好处有好几个。首先，因为使用溶液制作涂布型元件很容易，因此能够简化印刷等制造工艺。使用低分子型有机半导体也能制作涂布型元件，但半导体高分子用于涂布型元件更容易。并且，使用半导体高分子制造的有机薄膜太阳能电池的耐热性更高。

而且，使用半导体高分子的话，在有机薄膜太阳能电池内受光激发产生的载流子更容易被电极提取。我们研发的有机薄膜太阳能电池采用的是“体异质结（Bulk Heterojunction）”结构，p型半导体采用我们开发的半导体高分子，n型半导体采用富勒烯材料，使二者相互渗透。p型半导体使用的材料分子越大，越容易形成载流子迁移的网络，载流子越不容易被封闭，因此转换效率就越容易提高。

——能够控制半导体高分子配向的现象是偶然发现的吗？

尾坂：我们把用于有机薄膜太阳能电池、使半导体高分子相对于基板横向层叠的排列方法称作“face-on（面朝上）”，而把用于有机晶体管、使半导体高分子纵向铺在基板上的配置方法称作“edge-on（边朝上）”。虽然现在可以分别制作出face-on和edge-on结构，不过最初却经历了多次失败。

我们并没有盲目开发材料。我们在以前用半导体高分子的几种材料进行研究的过程中，发现了“如果这样做的话，配向会变成这样”的现象，从而最终找出了半导体高分子的配向规律。这个规律并不是通过数值计算导出的，而是凭经验找到的。为了做成face-on而引入烷基也是基于经验。

——由Naphtho-dithiophene与Naphtho-bis-thiadiazole组成的半导体高分子在结晶时，分子呈edge-on排列，在该分子内的Naphtho-dithiophene中引入两个烷基，就会变成face-on。为什么会这样呢？

尾坂：结晶性越高的半导体高分子，越容易变成edge-on结构。这是因为，半导体高分子极力排斥与异质的基板接触，而半导体高分子分子之间却有着相互接触的倾向。引入烷基后，会阻碍分子的结晶化运动。

我们认为，在烷基作用下，分子间的相互作用减弱，排斥基板的力也会减弱。适当选择半导体高分子中引入的烷基的位置和密度，可以在不太影响高结晶性的同时改变配向。