有机半导体太阳能电池源于植物、细菌的光合成系的模型研究。利用太阳的能量将二氧化碳和水合成糖等有机物，在光合作用过程中，叶绿素等色素吸收太阳光所散发的能量产生电子、正孔，导致电荷向同一方向移动而产生电能。有机半导体太阳能电池是一种新型的太阳能电池，它可分成湿式色素增感太阳能电池以及干式有机薄膜太阳能电池。

1.色素增感太阳能电池

所谓色素增感太阳能电池，就是在光激励状态下伴随着化学反应产生光电斑的光化学电池。它可分成3种：光异化型、光酸化还原型以及半导体增感型。色素增感太阳能电池的构造它由透明导电性玻璃、微结晶膜、无机酸化物或增感色素以及电解质溶液等材料构成。

这种太阳能电池比硅电池便宜，可用简单的印刷方式进行制造，可大量生产，不需昂贵的制造设备，因此它具有制造成本低、制造所需材料丰富、耗能少、品种多样以及对环境的影响不大等特点。据估算，结晶硅太阳能电池的制造成本为3美元/W，而色素增感太阳能电池的制造成本约为0.6美元/W，为结晶硅太阳能电池的1/5。由此可见，色素增感太阳能电池的制造成本很低。

目前，色素增感太阳能电池的转换效率在10%左右。根据所使用的色素的种类和使用量，可制成各种颜色的、透明的太阳能电池，用于建材以及钟表等领域。

2.有机薄膜太阳能电池

有机薄膜太阳能电池由色素或高分子材料构成。这种太阳能电池的成本低，对环境无影响，制造方法简单，能耗较少，转换效率为4.5%左右。由于这种太阳能电池柔软性较好，因此可使用简单的方法制作各种形状的低成本太阳能电池。近年来，由于有机薄膜太阳能电池的转换效率大幅度提高，人类已认识了光合成的高效率转换原理，再加上地球升温的加速，有机薄膜太阳能电池的研究、开发已成为一大亮点，对它的研究、开发正在加速进行。