有機薄膜太陽電池において、キャリア分離の過程は次のように説明される。p型半導体が光吸収性の場合は、光照射によってｐ型半導体内に励起子が生じる。有機薄膜内では、励起子のクーロン力に基づく大きな結合エネルギーにより、すぐにはフリーキャリアとならずに励起子のまま層内を拡散移動する。pn接合面に到達した励起子はｎ型半導体へ電荷を渡し、これにより電荷分離が生じる。電荷分離によって生成したキャリア（ホールと電子）は、内部電界によるドリフトあるいは拡散による移動により電極へ到達する。