Les cellules polymères photovoltaïques désignent une technique de cellules solaires organiques produisant de l'électricité à partir de la lumière à l'aide de polymères semiconducteurs. Il s'agit d'une technique relativement récente étudiée en laboratoire par des groupes industriels et des universités à travers le monde.

Encore largement au stade expérimental, les cellules polymères photovoltaïques offrent néanmoins d'intéressantes perspectives. Elles reposent sur des macromolécules organiques dérivées de la pétrochimie, dont les procédés de fabrication sont bien moins consommateurs d'énergie que ceux mis en œuvre pour les cellules à base de semiconducteurs minéraux. Leur coût de revient est bien plus faible et elles sont plus légères et moins fragiles. Leur nature flexible les rend même aptes à s'intégrer à des matériaux souples en polymères organiques ou en silicones, voire à des fibres textiles. Leur développement peut tirer parti des progrès du génie chimique, par exemple dans l'auto-assemblage de ces molécules. Leur principale faiblesse réside dans leur durée de vie encore limitée induite par la dégradation des polymères lorsqu’ils sont exposés au soleil.

La physique sous-jacente à l'effet photovoltaïque dans les semiconducteurs organiques est plus complexe à décrire que celle des cellules à semiconducteurs minéraux. Elle fait intervenir les différentes orbitales moléculaires, certaines jouant le rôle de bande de valence, d'autres de bande de conduction, entre deux espèces moléculaires distinctes, l'une servant de donneur d'électrons et l'autre d'accepteur, organisées autour d'une hétérojonction comme dans le cas des semiconducteurs minéraux :

1. Les molécules servant de donneurs d'électrons (par génération d'excitons, c'est-à-dire de paires électron-trou) sont caractérisées par la présence d'électrons π, généralement dans un polymère conjugué dit « de type p ».

2. Ces électrons peuvent être excités par des photons visibles ou proches du