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在有机聚合物太阳能电池的体异质结活性层中加入液态或者固态添加物有助于提高有机聚合物太阳能电池的效率。本论文采用不同手段研究了聚合物太阳能电池活性层处理后的形貌、光吸收变化,进一步明确了聚合物电池中的物理过程、影响因素等工作机理,加深了对有机聚合物太阳能电池的器件物理特性的理解。首先使用添加剂1,8-二碘辛烷(DIO)和热处理手段提高了P3HT:PC61BM体异质结太阳能电池的效率。利用掠入射X射线衍射谱(GIXRD)技术深入研究并对比了添加剂DIO与热处理对P3HT:PC61BM体异质结薄膜的内部形貌,尤其是P3HT分子的自组装结晶。热处理和DIO添加剂对于P3HT分子结晶的推动力是不同的,但是它们在提高P3HT分子结晶的相干长度上达到了相似的效果,热处理方法在增大P3HT的相干长度方面表现更好,使其具有更有效的载流子传输。添加剂DIO处理的混合薄膜有最小的P3HT分子层状叠加结晶的层间距,证明了添加剂DIO处理比热处理在P3HT分子主链结晶方面有更强烈的影响。而后对薄膜同时使用了热处理和添加剂两种处理手段。结果显示热处理控制了P3HT分子的主链团聚的结晶时间,从而影响了PC61BM分子的漂移和团聚。对使用了3vol%DIO添加剂的P3HT:PC61BM活性层进行热处理制成的电池器件比只使用了3vol%DI O添加剂的电池器件效率提高了45%左右。开路电压和P3HT分子结晶的层间距密切相关,短路电流和填充因子受P3HT分子结晶和PC61BM分子聚合大小的影响。利用添加非溶剂氯萘(CN)提高了P3HT:PC61BM体异质结太阳能电池的性能。器件中的给体P3HT和受体PC61BM均溶于CN。对比纯P3HT薄膜、P3HT: PC61BM混合薄膜、P3HT:PC61BM:CN混合薄膜,我们可知CN的存在使P3HT：PC61BM有机薄膜的吸收变强并红移,光致发光的增强也预示着P3HT链的变长或者分相粒径变大。激子在给体P3HT和受体PC61BM都有产生。使用瞬态吸收光谱TAS发现电荷转移态CT界面态的出现,意味着无论是否有CN添加,双分子复合都有可能存在。而P3HT:PC61BM:CN薄膜中增强的CT态响应来自于更高结晶的P3HT相,CT态和自由载流子态的更慢衰减则意味着更小的复合损失。使用金纳米颗粒加入活性层中提高了PTB7:PC71BM体异质结太阳能电池的效率。金纳米颗粒降低了活性层对光子的吸收,随着添加浓度的增加,电池的光吸收不断下降,但电池的效率则不同。由于所有电池器件活性层形貌都是优化的,所以和活性层形貌相关的激子解离效率基本相同。通过对电容电压曲线,Mott-Schottky曲线和阻抗谱的分析、与不同偏压下电池器件内部能级结构的变化对应,发现在活性层中添加低浓度的金纳米颗粒可以通过有效降低双分子复合率,提高载流子迁移率和提高载流子收集效率,从而提高电池器件的短路电流和效率。而在活性层中添加相对较高的金纳米颗粒时,电池器件的载流子迁移率达到最高,载流子的双分子复合有所下降,载流子的收集效率也有一定的提高。但是金纳米颗粒引起的缺陷态密度的升高和吸收光谱的大幅下降影响了电池器件效率的进步提升。因此研究此类金纳米颗粒在活性层中添加浓度的关键是在活性层吸收和载流子传输特性之间找到一个平衡点。最后研究发现一系列的金纳米颗粒都能提高PTB7:PC71BM体异质结太阳能电池的性能,且作用机制类似。图51幅,表6个,参考文献151篇。