有机太阳能电池因其重量轻、制备工艺简单、柔韧性好及易实现大面积加工等优势被认为是最有前途的绿色能源技术之一。该领域亟待解决的问题是如何提高有机太阳能电池的能量转换效率,而优化活性层与界面层是提高有机太阳能电池性能的关键。为此,本论文为提高有机太阳能电池的能量转换效率,研究了高结晶性小分子对聚合物/富勒烯有机太阳能电池活性层形貌的影响、萘酰亚胺类聚合物受体材料的分子结构与光伏性能的关系、SnO₂电子传输层厚度和形貌对器件光伏性能的影响。主要分为以下三个部分:（1）高结晶性小分子调控聚合物/富勒烯有机太阳能电池活性层形貌本文将高结晶度的小分子（ITDCN/ITDCF）引入到PBDB-T:PC₇₁BM活性层中,制备了三元共混的有机太阳能电池。在不同共混比例下（ITDCN/ITDCF相对于PBDB-T的质量比,由5%逐渐增加到30%）,三元混合器件最优质量比例分别为PBDB-T:ITDCN:PC71BM=0.85:0.15:1、PBDB-T:ITDCF:PC71BM=0.80:0.20:1的器件获得了更高更平衡的电子、空穴迁移率（电子/空穴迁移率的比值分别为1.09和1.14）。性能最优的ITDCN三元光伏器件的J_SC为12.78mA·cm^-2、V_OC为0.83V、FF为63.02%、PCE为6.68%,比相应的二元器件的效率提高了24%。原子力显微镜（AFM）和透射电子显微镜（TEM）表明,添加适量的具有高度结晶性的小分子能够有效调控聚合物/富勒烯体系有机太阳能电池活性层的薄膜形貌,从而达到纳米级的相分离,有利于激子的解离和电荷的运输,提高其光电转换效率。（2）萘酰亚胺类聚合物受体材料的合成及其光伏性能研究在众多的聚合物受体材料中,萘酰亚胺（NDI）类聚合物因较大的共轭骨架与强吸电子能力而具有较高的迁移率、较大的极性、较低电子云密度与较好的稳定性,因而表现出非常优秀的光伏性能。为提高HOMO,减小其带隙,增加吸收,本文用甲氧基取代硒吩为给电子单元合成了聚合物（PNDIS-HD-OMe）。硒吩连上两个甲氧基,增大了位阻,降低了反应活性和分子量,导致较低的迁移率,使得基于PCE-10:PNDIS-HD-OMe的二元器件的能量转换效率仅为1.96%;得益于PCE-10、PNDIS-HD-OMe与PC₇₁BM互补的吸收,基于PCE-10:PNDIS-HD-OMe:PC₇₁BM的三元器件获得了2.98%的效率。（3）SnO₂电子传输层的制备与优化倒置结构的有机太阳能电池一般采用ZnO作为器件的电子传输层,但是其表面本征缺陷容易导致电子与空穴的复合,从而降低电子的传输效率继而影响极对电子电荷的收集。在钙钛矿太阳能电池中广泛应用的SnO₂理想电子传输层在有机太阳能电池器件中的研究则较少。本文首先通过溶液旋涂法制备SnO₂电子传输层,由于原料中Cl^-在溶液中难以去除,故未制备成SnO₂电子传输层;为了排除溶液中Cl^-的干扰,通过煅烧法制备出SnO₂粉末,但是没有寻找到合适的溶剂将其溶解,故无法将其旋涂于ITO衬底制备SnO₂电子传输层;最后,将二氧化锡,15%水胶体分散液稀释旋涂于ITO衬底,得到透光率良好的SnO₂电子传输层。以P3HT为给体,PC₇₁BM为受体,分别以SnO₂和ZnO为电子传输层制备有机太阳能电池器件。当电子传输层为SnO₂时,性能最优的P3HT:PC₇₁BM光伏器件的PCE为2.41%;当电子传输层为ZnO时,性能最优的P3HT:PC₇₁BM光伏器件的PCE为2.24%。经ZnO和SnO₂处理的薄膜表现出相似的表面形貌,表面粗糙度的均方根值（RMS）值分别为5.54和1.35nm。SnO₂薄膜的相分离更加明显,有利于提高激子的离解和电荷传输效率,从而提升FF和器件效率,故以SnO₂为电子传输层的光伏器件具备更高的光电转换效率。