近幾十年來太陽能電池已經成為一個相當重要的研究項目，大致可將太陽能 電池因材料類分為以下幾種，包括矽太陽能電池、無機化合物半導體太陽能電 池、有機化合物太陽能電池。第一個無機太陽電池是1954年貝爾實驗室研發成果 [24]，利用矽做為元件原料而能量轉換效率(power conversion efficiency, PCE)可達 6%，經過多年的研究後，目前學術界已能做出能量轉換效率高達24.7%的單晶矽
低。由此可以知道，目前技術已近乎成熟的無機太陽電池成本仍然偏高，故更低 成本的新類型太陽電池的研發，勢必成為未來重要的一條道路。
圖2-14 各類太陽電池能量轉換效率演進圖[30]。
2-3-1 有機太陽能電池發展
近十多年來有機半導體受到廣泛的注目和大量研究的投入，其中元件結構演 進是從單層結構走向雙層heterojunction 結構，再走向bulk heterojunction 結構，
最後會走向ordered bulk heterojunction(圖2-14 的(a)到(d))，如此的演進是期望增加 載子傳輸路徑，讓載子的傳輸效率可做大幅的提升。 換效率仍然不高。為了增加激子分離的區域，bulk heterojunction 結構因此而產生 使元件效率便大幅提升。然而bulk heterojunction 結構中激子經由分離後，會有部 分的載子復合而無法傳輸到電極，故bulk heterojunction 結構有必要再改善結構，
令分離的載子都能夠完全為電極所收集。
較理想的元件結構是結合雙層heterojunction 及bulk heterojunction 結構的概
念，讓元件的主動層為一個具排列性的bulk heterojunction 結構(ordered
bulkheterojunction)(圖2-14 的(d))，如此保留了bulk heterojunction 結構中大面積激 子分離區域的優點，也增添了雙層heterojunction 結構中載子直接傳輸路徑的好 處，讓載子的傳輸效率可做大幅的提升。
目前有機太陽能電池，按照材料的分類方式可以分為三類：小分子太陽電池 (molecular solar cells)、高分子太陽電池(polymer solar cells, plastic solar cells)及染 料感光太陽電池(dye-sensitized solar cells, DSC)。
小分子太陽電池在西元1986年由C.W. Tang提出[32]，利用真空蒸鍍小分子 CuPc(copper phthalocyanine)與PV (perylene derivative)，其代表意義在於使用雙層 (bilayer)的異質接面(heterojunction)結構，讓載子的分離更有效率，使元件的能量 轉換效率達到1%。小分子太陽電池的材料主要為有機小分子半導體，因為小分子 不溶於有機溶劑，所以利用真空蒸鍍做沉積的方式來製作。
高分子太陽電池使用材料為共軛高分子(conjugate polymer)，因可溶於溶劑 中，故利用旋轉塗佈(spin coating)或噴墨印刷(ink-jet printing)的技術製作。高分子 太陽電池的發展始於西元1994年，G. Yu及A. J. Heeger等人使用polymer及C60的 混合(blend)做為太陽電池的主動層(active layer)[33]，而此結構突破主要是塊材採 用異質接面(bulk heterojunction)的概念，讓激子(exciton)分離的區域是擴及到整個 有機層(圖2-15)，而不僅僅只在雙層的異質接面區。往後高分子太陽電池的發展 大多都受到此構想的啟發和影響。
圖2-16 bulk heterojunction 使激子分離區域擴大為整個主動層[34]。