当前,人类的主要能源来自石油和天然气的供给。随着人类社会的高速发展,高消耗的化石能源导致的空气环境污染日益严重,兼之化石能源是不可再生能源,因此推进绿色可再生能源的发展和应用是必然趋势。太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生能源,而光伏发电又具备了低消耗、环保、可持续的特点,因此高效利用太阳能是解决能源危机行之有效的方法之一。有机太阳电池因其质轻、价格低廉、半透明和柔性等优点,被认为是下一代最有前景的太阳电池。时至今日,虽然单结本体异质结有机太阳电池的效率已经突破了15%^[1,2],但是距离实现商业化生产还有一段距离。因此,研究提高有机太阳电池性能的方法,仍然是本领域的重要课题之一。本论文第一章介绍了有机太阳电池的发展、工作原理和相关参数,第二章叙述了器件的制备过程、测试和优化方法。第三章研究了不同种类的溶剂及不同含量的DIO对共混膜形貌的影响与相应的器件性能差异。我们采用倒装器件结构制备了给体为PTB7-Th,受体为F8IC的二元有机太阳电池。经测试表征,发现溶剂对旋涂后成膜的形貌与厚度有重要影响;随后,又研究了不同体积分数的DIO对PTB7-Th:F8IC共混膜形貌的影响,以进一步总结溶剂—形貌—非富勒烯器件性能三者间的关系。在第四章,为了弥补二元器件的吸收光谱缺陷,我们制备了PTB7-Th:F8IC:PC₇₁BM三元有机太阳电池。材料互补的光学吸收可有效增大器件的短路电流密度。AFM的测试结果表明,加入PC₇₁BM能适当地改善共混膜形貌。J_sc与FF的增大,使器件的效率由10.13%提高至12.41%。在最优给、受体配比下的三元器件,具有更优的光学吸收、更大的载流子迁移率以及更适宜的活性层形貌。在第五章,我们成功制备了PBDB-T:PC₇₁BM:IT-M三元有机太阳电池。通过调节IT-M在总受体中的比例,实现了器件可调的开路电压。IT-M的加入可有效抑制载流子复合,改善电学传输路径。最佳条件下的三元器件在AM 1.5G模拟太阳光照射下的能量转换效率为11.35%,其光学与电学性能都得到了显著的优化。