由于非富勒烯受体材料具备与给体互补的光吸收性质、易于调控的能级结构、优异的电子传输性质以及价格低廉等优势，基于苝二酰亚胺(PDI)的非富勒烯有机光伏电池在近些年逐渐引起了人们的广泛关注。然而，与传统的富勒烯体系相比，PDI分子之间强烈的π-π相互作用很容易诱导形成不利于光电转化的薄膜微结构（包括微米级的相分离尺寸，有限的给体/受体共混程度以及沿π-π堆积方向唯一的电荷传输通道），从而导致严重的成对以及非成对电荷的复合，最终限制了非富勒烯有机光伏器件能量转化效率的提高。　　本论文以经典的乙基丙基双取代的苝二酰亚胺(EP-PDI)为研究对象，利用溶剂添加剂以及聚合物添加剂等手段，实现了受体与受体分子之间、给体与受体分子之间的相互作用程度的调控，促进了基于PDI的非富勒烯共混薄膜相分离行为的优化（包括横向与垂直相分离，薄膜结晶度以及共混相与结晶纯相组成的调控）。此外，通过后处理手段控制给体与受体分子之间的电荷转移(CT)作用，实现了给体/受体相分离程度与晶体尺寸的有效调控。优化后的活性层形态有效提高了该体系的激子分离以及载流子传输效率，最终改善了PDI非富勒烯体系的光伏性能。主要内容如下:　　1.利用双添加剂的手段实现了P3HT/EP-PDI非富勒烯体系的横向与垂直相分离形貌的同步优化，使光伏器件的开路电压(VOC)和短路电流(JSC)得到同步提高。首先，通过选择氯萘(CN)作为溶剂添加剂有效调节了给体/受体的横向相分离。引入0.75 vol％的CN后，EP-PDI的结晶尺寸由微米级降低到了纳米级，同时P3HT在(100)晶面的晶体尺寸也同步下降。然后我们将一种高分子受体材料苝二酰亚胺与咔唑的交替共聚物(PCPDI)作为固体添加剂引入上述体系，发现PCPDI可以有效调节共混薄膜的垂直相分离形貌，并构建更为平衡的载流子传输通道。在PCPDI诱导作用下，EP-PDI组分逐渐向薄膜上表面迁移，同时，P3HT的结晶性显著降低。双添加剂的方法使薄膜的横向与垂直相分离形貌同时得到了优化，最终实现了光伏器件VOC和JSC的同步改善。　　2.利用选择性添加剂调控EP-PDI分子间相互作用，实现基于PDI的非富勒烯体系的无定形共混相与结晶纯相组成的平衡。首先，利用溶剂分子与EP-PDI分子溶度参数的差值(△δ)，我们将溶剂添加剂划分为两类:(1)与EP-PDI具有弱相互作用的溶剂(△δ＞5 MPa1/2);(2)与EP-PDI具有强相互作用的溶剂(△δ＜5 MPa1/2)。接下来我们选择对EP-PDI具有不同相容性的给体PTB7和p-DTS(FBTTh2)2作为模型体系进行对比研究，发现对共混程度较好的p-DTS(FBTTh2)2/EP-PDI体系，第(1)类添加剂的引人更容易促进该体系所需的结晶纯相区的形成，从而有效改善电荷传输的通道。而对发生显著大尺寸相分离的PTB7/EP-PDI体系，第(2)类溶剂的引入则可以为EP-PDI分子提供额外的作用力，进而有效抑制EP-PDI分子的聚集，同时增加无定形共混相的比例。增加的共混相有效提高了受体组分所产生激子的分离效率。由此可见，利用选择性添加剂的手段，可以对PDI体系的无定形共混相与结晶纯相的组成比例实现定向调控，从而达到激子分离与电荷传输的平衡。　　3.后处理调控PDI体系的给体/受体相互作用程度，实现两组分结晶尺寸、相分离程度的优化。研究发现，p-DTS(FBTTh2)2/EP-PDI共混体系中给体/受体分子之间的电荷转移作用(CT作用)与材料固有的π-π作用同时存在。离位的GIXD谱图表明，同种材料间固有的π-π作用与给体/受体材料之间的CT作用都会影响结晶相区的形成。在选择性溶剂蒸汽氛围下，这种CT作用进一步增强，进而限制两组分的结晶生长，最终形成适中的相分离程度以及较小的结晶尺寸。而在热退火(TA)条件下，在π-π作用的驱动下，给体分子与受体分子各自的自组装过程占主导地位且彼此之间几乎不受约束，因而形成了大尺寸的相分离形态。最终，只有利用选择性溶剂退火手段调节给体与受体分子间相互作用(D-A作用)才能获得最优的相分离形态，对应的光伏效率也由最初的不足0.2％提高到了3.0％。