این پژوهش بر روی اصول عملکرد سلول های فوتوولتاییک آلی و طراحی سلول هایی که از لایه های دهنده و پذیرنده تشکیل شده است متمرکز می گردد. لذا فیزیک و خواص نیمرساناهای آلی را به منظور استفاده در سلول های فوتوولتاییک مطالعه کردیم. سلول های فوتوولتاییک آلی دهنده-پذیرنده از نظر ساختاری و فرایند های فیزیکی که در حین تبدیل انرژی تابشی به انرژی الکتریکی در آن ها رخ می دهد مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرند. به منظور ساخت سلول فوتوولتاییک آلی از مواد آلی بر پایه مولکول های کوچک، cupc به عنوان پذیرنده ی حفره و 60c به عنوان پذیرنده ی الکترون در لایه فعال استفاده شد. این مواد به روش تبخیر گرمایی در خلأ انباشته می شوند. طیف های جذب و عبور و همچنین نمودار انرژی آن ها مورد بررسی قرار گرفت و نشان داده شد که این مواد در جذب نور تابشی مکمل یکدیگر می باشند. بنابراین این مواد برای استفاده در ساخت سلول فوتوولتاییک آلی بر پایه مولکول های کوچک مناسب هستند. ساختار لایه ها با استفاده از پراش پرتوی x تعیین شد. یکی از لایه های مهم در سلول های فوتوولتاییک آلی آند است. آند معمولا از لایه های رسانای شفاف با مقاومت پایین و تراگسیل بالا ساخته می شود. در این پژوهش به منظور یافتن جایگزین مناسب به جای آند رسانای شفاف تک لایه ito، به طراحی و ساخت آندهای چند لایه ای (ito/ag/moo3) با مقاومت بسیار پایین و تراگسیل بالا پرداخته شد. تاثیر آند ساخته شده بر روی کارایی سلول های فوتوولتاییک آلی بر پایه مولکول های کوچک مورد بررسی قرار گرفت. انتخاب مواد مناسب برای لایه های میانگیر و اثر افزودن این لایه ها بر کارایی سلول فوتوولتاییک آلی با پیوند ناهمگن cupc/c60 تجزیه و تحلیل شد و شرایط بهینه برای آن ها تعیین شد. مشخصه یابی سلول ها از روی نمودار های جریان- ولتاژ آن ها با استفاده از شبیه ساز خورشیدی تحت تابش استاندارد am1.5 انجام شد. در ادامه به منظور مقایسه، نمونه هایی از سلول های پلیمری p3ht:pcbm نیز ساخته شد. اثر لایه های میانگیر بر کارایی این نوع سلول ها نیز بررسی شد. سرانجام مدل های تزریق و ترابرد حامل بار در این سلولها بررسی شد. کلمات کلیدی: سلول فوتوولتاییک چند لایه ای آلی، لایه میانگیر، بازدهی تبدیل توان، فتالوسیانین مس، فولرین، سلول فوتوولتاییک پلیمری