有机太阳电池由于具有众多独特的优势,如柔性、质轻、高光学透明性、可溶液加工等特点,受到了科研界和产业界的广泛关注。得益于器件结构的改进和新材料的设计合成,有机太阳电池得到了快速的发展。从最早效率不到1%的双层D/A平面异质结太阳电池,到目前效率超过19%的单结本体异质结（BHJ）太阳电池,有机太阳电池的能量转换效率（PCE）得到了极大的提升。然而,BHJ共混活性层有一些不可克服的缺点,如器件优化繁琐、形貌调控复杂,难以控制在给体和受体材料内形成有效的让电子和空穴分别传输到各自收集电极所需的互连通路,所以要实现高效BHJ有机太阳电池的理想形貌是困难的。本论文围绕使用一种能够简化器件工艺、并且同时可以获得活性层理想形貌的溶液顺序沉积法（Layer-by-Layer:Lb L）来制备高效有机太阳电池展开的,本论文的工作主要分为以下四个部分:第二章中,使用了非正交溶剂制备室温下难溶聚合物体系的Lb L二元有机太阳电池。温度依赖聚集性强的难溶聚合物,在高温下能够溶解制备成薄膜,但所形成的薄膜在室温下很难被上层受体的溶剂溶解,溶剂对聚合物薄膜的作用更多是一种溶胀效应,在薄膜中形成自由体积,使受体扩散到聚合物网络中。因而可以灵活地选择溶剂来进行受体的沉积,避免了使用正交溶剂可能产生的界面不浸润而导致的器件性能和重复性差的问题。溶液顺序沉积法制备的Lb L活性层形成了一种相较BHJ更为理想的形貌:即给、受体分别富集在各自两侧的垂直互穿网络结构,该结构可以在给体和受体内形成有效的让电子和空穴分别传输到各自收集电极所需的互连通路;并且该结构能够最大程度的保持给体和受体的结晶度,使得电荷可以更快地传输到电极两端被收集,减少了器件中的复合。基于室温下难溶解的Pff BT4T-2OD:IEICO-4F和PBDB-T-SF:IT-4F二元体系,制备得到的Lb L光伏器件优于BHJ光伏器件。除此之外,Lb L活性层只需要分别调节给体和受体层的厚度,没有给、受体组分比例的依赖性,简化了活性层的优化工艺。本章工作证明了温度依赖聚集性强、室温下难溶的高结晶聚合物给体作为给体层是一种适合用来制备形貌更为理想的Lb L有机太阳电池的通用策略。第三章中,使用了非正交溶剂制备室温下易溶聚合物体系的Lb L二元有机太阳电池。由于温度依赖聚集性强的难溶聚合物需要在较高的温度下制备,而且目前大多数高效体系的有机太阳电池是基于室温下易溶解的聚合物给体。本章基于易挥发的低沸点溶剂氯仿,选择室温下易溶解的PM6:Y6体系,使用溶液顺序沉积法制备得到了效率超过16%的更为优异的Lb L光伏器件。此外,还基于高沸点的溶剂氯苯,采用室温下易溶解的PM6:BTP-e C9体系,同样获得了性能更优异的Lb L光伏器件。本章中证明了一个通过溶液顺序沉积法来制备Lb L有机太阳电池的通用策略:即只需要根据下层给体在上层受体材料加工溶剂中的溶解度及被洗掉的程度,精准调控下层给体的初始厚度,即可成功地制备Lb L有机太阳电池。这个通用策略为大面积有机太阳电池的刮涂或模组制备以及工业化生产提供了良好的基础。第四章中,结合了顺序沉积法和三元共混策略,制备得到了形貌可控且高效的Lb L三元有机太阳电池。将两个受体组分预先混合,将第三组分控制在受体层中,通过受体内部的强电子耦合形成介于两个受体之间的新最低未被占据轨道（LUMO）能级,更有利于给体和受体之间的电荷转移。由于第三组分的位置得以控制,制备得到的Lb L三元有机太阳电池的PCE对第三组分的含量敏感度较BHJ共混三元有机太阳电池低;除了可以更好地利用第三组分的优势外,还有助于降低高效体系的成本。基于Pff BT4T-2OD:IEICO-4F:FBR和PM6:Y6:FBR的三元体系,分别实现了超过11%和16%效率的有机太阳电池。本章的结果表明了,顺序沉积法制备的Lb L三元光伏器件是调控三元活性层形貌和提高有机太阳电池效率的有效策略,可为开发更有效的三元有机太阳电池提供指导。第五章中,开发了一种使用自组装单分子层（SAM）对Ni Ox进行界面改性的通用方法,并将这种双层Ni Ox/SAM（2PACz）薄膜用作空穴传输层（HTL）制备有机太阳电池。SAM改性不仅可以增加Ni Ox薄膜功函数从而获得有利的能带排列以实现有效的空穴提取,而且还可以通过钝化Ni Ox薄膜的缺陷态来抑制电荷的复合损失。最后,使用SAM改性的Ni Ox作为空穴传输层,将基于PM6:Y6的有机太阳电池的PCE从15.3%提高到了16.7%,这是迄今为止以Ni Ox作为HTL的有机太阳电池的最高记录。更重要的是,由于疏水性和非酸性以及增强的空穴提取和电子阻挡能力,基于Ni Ox/SAM的有机太阳电池在效率和稳定性方面都优于基于PEDOT:PSS的太阳电池。本章的结果证明了,磷酸功能化的Ni Ox薄膜可以很好地作为空穴传输层,实现效率高、寿命长的有机太阳电池。最后将该界面Ni Ox/SAM应用在溶液顺序沉积法制备的Lb L有机太阳电池中,实现了比PEDOT:PSS作为空穴传输层性能更好、更稳定的有机太阳电池。