有机太阳能电池（Organic solar cell,OSCs）因成本低廉、制备工艺简单、柔性和环境友好等优点,具有广泛的发展和应用前景。经过科研人员的不断努力,目前OSCs的能量转换效率已经达到了17.4%。相对于传统无机太阳能电池,OSCs在效率、稳定性和寿命等方面仍然存在差距,而叠层结构的OSCs,由于可以实现光谱的互补吸收,在提高太阳光谱利用率和改善OSCs性能上展现出了巨大的潜力。本论文通过在叠层子电池界面引入金属纳米粒子以及在电极与衬底界面引入一维光子晶体,有效提升了有机叠层太阳能电池的性能。本论文内容主要包括以下几个方面:1.金属纳米粒子提高有机叠层太阳能电池性能的研究。通过引入金属纳米粒子（Mg、Ag、Al和Ca）分别作为有机叠层太阳能电池的中间层和阴极界面层,研究了界面层对有机叠层太阳能电池性能的影响。研究结果表明,金属纳米粒子作为中间层能够有效地复合来自前、后子电池的电子和空穴,降低了叠层有机太阳能电池中子电池之间的串联电阻,有效提升了有机叠层太阳能电池的性能。同时利用低功函数Mg对阴极界面层进行修饰,有效降低了阴极界面势垒高度,增强了电极对电子的收集效率。使得有机叠层太阳能电池的效率提升了52.9%。最后对有机叠层太阳能电池前、后子电池的活性层材料进行了优化选择,增加了有机叠层太阳能电池的太阳能光谱利用率,使得有机叠层太阳能电池的效率提升了92.4%。2.光子晶体提升有机叠层太阳能电池性能的研究通过在有机叠层太阳能电池阳极引入一维光子晶体结构,理论上研究了光子晶体对后子电池光吸收的影响。研究结果表明,引入一维光子晶体结构阳极增强了后子电池的吸收。当引入光子晶体的周期数为2时,后子电池在485～630nm范围内对光的吸收得到了显著增强。相比于传统ITO作为阳极的有机叠层太阳能电池,引入光子晶体周期数为3的后子电池在本征吸收峰600 nm处的吸收率提高了48%。