经过几十年发展，有机太阳能电池已经形成多种结构体系，根据活性层中有机半导体材料的不同可分为单质结、平面异质结、体异质结等结构。其中平面异质结是以往采用最为普遍的一种有机太阳能电池结构。

早在 1986 年，有机光电子器件领域著名的C. W. Tang教授就制备了由两种共轭小分子有机材料组成的光伏器件，当时这个器件实现大约 1%的能量转换效率。在平面体异质结光伏器件中，电极间有两种不同的物质层，形成层叠的双层薄膜。由于这两种物质层在电子亲和性和电离能方面存在差异，两种物质层界面间存在静电力。两种物质层所用的材料要尽可能使这种差异更大，从而使局部电场大到足以使激子分离。两种不同的材料中拥有较高电子亲和性和电离能的是电子受体，另外一种材料为提供电子的吸光体，为电子给体。

电子给体中产生的激子可以扩散到与电子受体的分界面上并分离，空穴保留在给体中而电子进入到受体里。平面异质结太阳能电池中，虽然电子给体和电子受体之间的界面有较大面积，但激子只能在界面区域分离，因为有机半导体中载流子输运距离是很短的，大约是在10 nm的量级，而为了保证足够的光吸收，活性层厚度又往往需要大于这个距离(至少是100 nm), 所以离界面较远处产生的激子往往还没到达界面就复合了。另外，有机材料载流子迁移率通常都比较低，从界面上分离出来的载流子在向电极运动的过程中大量损失。这两点制约了平面异质结光伏电池的能量转换效率的提高。