有机光伏电池目前面临诸多挑战，主要体现在以下几个方面：
首先，有机材料的分子间相互作用力较弱，多数为无定型结构，即使存在结晶，也常常是无定型与结晶形态的混合。这使得光生载流子主要在分子内的共轭价键上运动，而非像无机材料那样直接传输。因此，有机材料的载流子迁移率相对较低，与无机半导体相比，差距显著，这直接影响了有机太阳能电池的效率。
其次，有机半导体的吸收光谱与太阳光谱匹配度不高。大部分有机材料对太阳光的吸收集中在350nm至650nm，而地球表面可利用的太阳光能量主要在600nm至800nm区间。这导致了光电转换效率的降低。增加吸收层厚度虽然能提高光吸收，但也会增加串联电阻，激子和载流子迁移距离增大，反而会减少光电转换效率。
再者，有机半导体在吸收光后产生的激子分离与迁移效率不高。激子的扩散距离通常只有约10nm，而且电子和空穴在材料中的传输速度较慢，易发生复合。此外，它们到达电极表面时需要克服势垒，这使得大部分激子在迁移过程中无法有效参与光电转换，降低了电池的实际效率。
最后，有机半导体材料在有氧和水的环境中容易降解，稳定性较差，这也是影响其应用的一个重要因素。因此，尽管有机光伏电池具有轻薄、柔性等优点，但上述缺点限制了其在实际应用中的表现和寿命。
有机太阳能电池是20世纪90年代发展起来的新型太阳能电池，它是以有机半导体作为实现光电转换的活性材料。与无机太阳能电池相比，它具有成本低、厚度薄、质量轻、制造工艺简单、可做成大面积柔性器件等优点，具有广阔的发展和应用前景，已成为当今新材料和新能源领域最富活力和生机的研究前沿之一。