与传统高分子材料相比，此类材料属于新兴的高分子材料。传统的高分子材料多关注材料力学性能，而光能转换高分子材料则将高分子材料的应用拓展到热学、光学、电学等领域。按照能量转换形式的不同，可以将光能转换高分子材料细分为光能-光能转换高分子材料、光能-电能（光电）转换高分子材料、光能-热能（光热）转换高分子材料、光能-机械能转换高分子材料等。

①光能-光能转换高分子材料。能够实现光能与光能之间相互转换的高分子材料。光致发光高分子材料是其中最为常见的一种。在被光源（光源可为可见光、紫外光和X射线等）照射激发后，光致发光高分子材料会发生电子从基态向激发态跃迁后又从激发态回到基态的过程，在此过程中会伴随光子的发射。光致发光材料无须消耗电能，因此可以用作防伪标识、屋内开关、消防安全标志、广告牌等。

②光能-电能（光电）转换高分子材料。能够将光能转换为电能的高分子材料。在光能转换为电能的过程中，光电转换高分子材料吸收光能后将处于基态的电子激发到激发态，这一过程类似于光能-光能转换高分子材料的光吸收过程，但不同的是，处于激发态的光电转换高分子材料不会通过发出光子的方式回到激发态，而是将处于激发态的电子及电子跃迁留下的空穴，通过特定的电子器件结构传输到外电路形成电流。因此，光电转换高分子材料与光能-光能转换高分子材料存在工作机理和材料结构的差异。光电转换高分子材料常被应用于有机太阳能电池、有机光探测器等。

③光能-热能（光热）转换高分子材料。光作用于材料并将一部分能量转变为热能的现象称为光热效应。光热转换高分子材料吸收光子后，一部分能量以光子的形式释放出去，一部分则转换为材料自身的热能，以热量的形式释放出去。不同波长光的光热效应存在差别，其中近红外光的光热效应最强，因此光热转换高分子材料可通过吸收近红外光而实现光热成像、光热靶向治疗等。

④光能-机械能转换高分子材料。在光照作用下，材料的外形和尺寸发生变化的高分子材料。其形变原理是材料在受到光照后，材料内部发生微观的化学和/或物理变化，如光异构化反应、光致成环反应、光子离子化等。这些微观结构的变化能够被放大并传达到材料的整个宏观尺度，而引起高分子材料的尺寸和形状改变。变形的方式包括光致收缩、光致弯曲、光致体积变化等，这些变化是可逆的。光能-机械能转换高分子材料可应用于光传感器、光印刷材料、光记录材料、光驱动分子阀和药物缓释剂等。