叠层器件结构可有效拓宽太阳能电池的光响应范围，在提升各种类型光伏电池的光电转换效率（PCE）方面具有重要应用。相比于单结电池，叠层电池中涉及更多类型的光电活性和电极修饰层材料、且具有更加复杂的器件结构，实现高效率的叠层电池材料与器件制备是一项十分具有挑战性的工作。在关键材料方面，高效率叠层有机太阳能电池需要分别具有较宽和较窄光学带隙的子电池活性层材料以及用于联结子电池的中间连接层材料。宽光学带隙的子电池用于吸收高能量的短波太阳光，易于实现较高的开路电压，但由于材料的能级排列方式不够理想，现有的大多数宽带隙有机光伏活性层材料的开路电压大幅低于理论值。窄光学带隙的子电池用于吸收低能量的长波太阳光，易于获得较高的电流密度，现有的窄带隙有机光伏活性层的外量子效率偏低，显著限制的电流密度的提升。此外，在叠层器件设计中，各子电池吸收光谱之间的互补性不够好也是限制其效率提升的瓶颈因素。有机叠层电池成功制备之后的多年时间中，此类电池的最高光电转换效率一直由国外研究机构所保持。