Organik güneş pili
Bütünleşik Organik Güneş Hücresi

Şu ana kadar en yüksek güç çevrim verimini poli(3-hexylthiophene) (P3HT) yarı-iletken polimeri ve bir karbon-60 türevi olan [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester'in (PCBM) homojen karışım halinde yüzeye kaplandığı yöntemin sağladığı görülmüştür. Bu karışımda P3HT boşluk iletici (p-tipi), PCBM elektron iletici (n-tipi) olmak üzere, ilk paragrafda belirtildiği gibi, yük iletimini apolar bir şekilde sağlamaktadır (Şekil 1). Araştırmalara göre, P3HT/PCBM kütlesel oranının 1/1 olmasının diğer oranlara göre, daha dengeli yük transferi sağladığı uçuş zamanı (Time-of-Flight) testleriyle belirlenmiştir. Literatürde bu tip aktif katman yapısına sahip güneş hücrelerine "bulk heterojunction" adı verilmektedir ve P3HT:PCBM ikilisi dışında P3HT: tri-metalik nitrat endohedral (Lu3N@C80), poli (cyclopentadithiophene-benzothiadiazole) (PCPDTBT):PCBM gibi farklı polimer-carbon türevleri üzerinde çalışmalar sürmektedir (Şekil 2). P3HT:PCBM tipi güneş hücreleri esnek yüzeylerde üretilebilir ve oldukça hafiftir. Rulodan ruloya üretim sistemleriyle ucuza mal edilebilir. Taşınabilir elektronik cihazları hareket halindeyken bile şarj edecek enerjiyi sağlayabilir. Bu tip organik güneş hücresi incelenirse esnek ve saydam ITO kaplı PET yüzey üzerine sırasıyla boşluk-taşıyıcı katman olarak bilinen PEDOT: PSS, aktif karışım P3HT:PCBM ve son olarak alüminyum kaplandığı ve bu şekilde güneş hücresinin üretiminin gerçekleştiği görülebilir. Güneş'ten gelen fotonlar sırasıyla PET, ITO ve PEDOT:PSS katmanlarından geçerek P3HT:PCBM filmine ulaşır ve burada sahip oldukları enerjiyi elektron-boşluk çiftleri olan exitonları oluşturmak için kullanırlar. Elektron-boşluk çiftleri birbirinden ITO ve aluminyum elektrodlarının iş fonksiyonu seviyeleri arasındaki farkın sebep olduğu elektrik alan etkisiyle ayrılır. Elektronlar alüminyum, delikler ise ITO elektroduna taşınır. Bu sayede devrede akımın oluşması sağlanır ve foton enerjisinin elektrik enerjisine dönüşümü tamamlanır.
P3HT:PCBM (bulk) güneş hücrelerinin diğer organik güneş hücrelerden daha yüksek verime sahip olmasının en büyük nedeni; p-tipi polimerin içinde (P3HT), n-tipi carbon nano parçacıkların (PCBM) homojen bir şekilde dağılmış olmaları sayesinde p-n arayüz alanının artmış olmasıdır. Bu sayede etkin yük ayrışım oranı artmakta, dolayısıyla hücrenin verimi artmaktadır. Organik güneş hücrelerinde verimi artırmak için böyle bir yapıya ihtiyaç duyulmasının nedeni, yüklerin difusyon kapasitelerinin polimerlerde çok düşük olmasıdır. Bu nedenle, organik güneş hücreleri klasik yapılarda üretildikleri zaman (bkz. inorganik güneş hücreleri) parçacıklar arayüze ulaşamadan elektriksel yüklerini kaybetmektedirler (rekombinasyon). Ancak  P3HT:PCBM (bulk) yapsında arayüz alanının büyük olması nedeniyle parçacıklar elektriksel yüklerini kaybetmeden ayrışırlar ve güvenli bir şekilde iletilmeleri gereken elektrotlara iletilirler.
Bir enerji dönüşüm cihazında verimlilik çok önemlidir. Her şeyden önce uyarım (eksitasyon) oluşturmakta kullanılan fotonları aktif tabakanın mümkün olduğu kadar soğurması gerekmektedir. Aktif tabakanın kalınlığı yük taşıyıcı hareketliliğiyle (mobilite) ters orantılıdır. Birçok polimerin aktif tabaka kalınlığı kısıtlanmışsa da tipik olarak birkaç yüz nanometre mertebesinde olabilir. Dolayısıyla güneş spektrumluyla aktif katmanın soğurma spektrumu arasındaki uyum ve 100–200 nm lik ince filmlerdeki solar radyasyon soğurmasının maksimize edilmesi önemli bir konudur. Bu açıdan düşündüğümüzde 2 ev un üstündeki bant aralıklı polimerler sadece görünür bölgedeki yeşil bölgeyi soğururlar. Örneğin, gelen güneş ışığının sadece küçük bir kısmının P3HT:PCBM filmi tarafından soğrulması sorununu halletmek için yaklaşık 100 nm kalınlığındaki filmin kalınlığı artırılmıştır. Bu yol soğurulan foton miktarının artmasını sağlamış, fakat hücrenin seri direncini de arttırmıştır, bu yüzden pek de cazip bir çözüm değildir. Bu konuda en etkili çözüm yöntemi, aktif polimerin moleküler yapısını daha düzenli hale getirmektir. Çünkü düzenli moleküler yapıya sahip malzemelerin ışığı soğurma kapasitesi artar. Polimerlerin moleküler yapısı, katı veya sıvı halde iken yapılan ısıl işlemler sayesinde daha düzenli hale getirilebilir.