光エネルギーを電気エネルギーに変換すること。光励起による電荷分離状態は、一般にその逆反応が速やかに起こり、光エネルギーを他の化学エネルギーや電気エネルギーに変換して取り出すことは必ずしも容易ではない。光励起された状態からエネルギー移動や電子移動を効果的に行うことにより、速やかに逆反応の起こりにくい電荷分離状態をつくり出し、電流として取り出すことが必要である。実用例としては、金属と半導体の接触界面のショットキー効果を用いたセレン光電池や、シリコンなどの半導体単結晶のpn接合を用いた光電池などがある。有機薄膜太陽電池の光電変換は、光吸収による励起子生成、励起子のドナー-アクセプター界面への拡散、電荷分離、フリーキャリアの生成、および電子と正孔の電極への輸送からなる。