有机聚合物太阳能电池可将太阳能转化为电能,为人类提供了一种新型、绿色能源技术,由于其易于加工、可制备柔性器件、材料选择丰富等优点,成为人们在可再生能源领域研究的热点。如何提升太阳能电池的光电转换效率并维持比较高的稳定性是主要的研究方向。本论文主要以调控有源层形貌为主要切入点,将Flory-Huggins相互作用参数作为表征活性层内部结构的参考依据,通过调整给体或受体的溶解度参数来调控活性层薄膜的相分离程度和内部互穿网络的连续性。本文首先采用了具有D-A结构及组装特性的盘状液晶分子作为第三组分,构建三元有机聚合物光伏器件,来探索其对含富勒烯受体体系和含非富勒烯受体体系的器件的作用机制。受此启发,进一步借助相互作用参数研究了不同类别的溶剂添加剂对非富勒烯受体体系器件的作用,以及进一步甄选非富勒烯受体作为第三组分研究对光伏器件的影响。本论文的主要研究内容如下:（1）首先,选择了具有自组装能力且同时具有给受体（D-A）结构单元的盘状液晶材料（TP-2-PIE）作为第三组分加入到基于富勒烯受体体异质结(PTB7-Th:PC71BM)的活性层中,构建三元有机聚合物太阳能电池。研究发现,液晶性TP-2-PIE具有多重功能,可以显著改善基于富勒烯受体的体异质结有机聚合物太阳能电池的性能。TP-2-PIE的吸收互补以及TP-2-PIE和PTB7-Th之间的能量转移,提升了光子俘获能力,提高了器件的JSC;TP-2-PIE组分的加入,改变了活性层中给受体分子间的相互作用参数,从而可以调控活性层的形貌,获得适当的相分离及提升相纯度,有助于平衡载流子的传输,降低陷阱态密度。当TP-2-PIE含量为给体的10 wt.%时,器件性能达到最优,其光电转换效率较二元(PTB7-Th:PC71BM)基础器件提高了12.6%。（2）选择了具有自组装能力且同时具有D-A结构单元的盘状液晶材料（TP-1-PIE）作为第三组分加入到基于非富勒烯受体体异质结（PM6:Y6）的活性层中,构建三元有太阳能电池。研究发现:TP-1-PIE分子具有类似的多重功能,可以显著改善基于非富勒烯受体的体异质结有机聚合物太阳能电池的性能。TP-1-PIE与PM6:Y6和Y6的吸收互补,提升活性层的光子俘获能力,特别是TP-1-PIE与PM6之的光诱导电荷转移过程,有助于增加激子解离,这些都有助于JSC的提升;TP-1-PIE可以与活性层材料形成合金结构,实现对器件的VOC的调控。根据溶解度参数与VOC的变化判断,TP-1-PIE与PM6形成了合金,其分子上的受体结构基团参与了VOC的调控作用;此外,TP-1-PIE组分的加入改变了相互作用参数,改善了活性层的平整度和互穿网络的连续性,降低了陷阱态密度,有效减少载流子传输中的复合,提高了载流子迁移率。当TP-1-PIE含量为20%时,器件光伏响应达到了最优,实现了16.68%的光电转换效率,比二元（PM6:Y6）对基础器件提升了15%。（3）借助Flory-Huggins相互作用参数,研究了不同的溶剂添加剂对基于非富勒烯受体体异质结（PM6:Y6）的太阳能电池性能的影响。本研究选择了含苯环的氯萘（CN）和含烷基链1,4-丁二硫醇（BDT）、1,8-二碘辛烷（DIO）、1,8-二溴辛烷（DBr O）和1,8-二氯辛烷（DCl O）作为溶剂添加剂研究对器件性能的影响。研究表明:含苯环的CN主要作用于给体PM6,随着CN含量的增加,PM6的溶解度参数减小,使得PM6/Y6之间的相互作用参数增大,于是有助于活性层的相分离,获得更大范围的晶畴;含烷基链的四种添加剂对受体Y6的影响较大。添加剂比例的增大,Y6的溶解度参数不断增大,其中DBr O添加剂的效果最佳。添加0.5 vol%的DBr O可以使得器件的填充因子提升至77.13%,光电转换效率提升至15.42%,较之没有溶剂添加剂的基础器件提高了16.3%。（4）通过分析一系列给受体的溶解度参数,并以此为依据筛选非富勒烯受体作为第三组分,加入PM7:Y7体异质结中,构建了三元有机聚合物太阳能电池。研究发现:与受体互溶性较好的IT-4F作为第三组分可以提升器件性能,与受体互溶性较差的BTP-e C9作为第三组分不能改善器件性能。此外,IT-4F的吸收光谱上与PM7:Y7互补,提升了光子俘获效率;IT-4F加入使得给受体之间的相互作用参数减小,薄膜形貌更平滑,提高了激子解离效率。当PM7:Y7:IT-4F=1:0.8:0.4时器件性能达到了最优,实现了16.92%的光电转换效率,较之二元基础器件提高了16.8%。本论文共有58幅图,表格38个,参考文献169篇。