叠层有机光伏电池因为具有实现高转换效率的潜在优势，正受到广泛关注。在叠层有机光伏电池中，两个具有不同光吸收范围的子电池可以通过一个中间连接层串联起来。利用叠层电池可以克服有机半导体光吸收的局限性，实现更好的太阳光谱匹配，因而被认为是有机光伏电池实现商业化用途的最有效的器件结构。目前报道的有机光伏电池中，无论是小分子电池还是聚合物电池，最高的转换效率器件所使用的都是叠层电池结构。而在叠层有机光伏电池中，决定电池表现的最重要的部分是中间连接层。因此本论文工作主要集中于提出新的中间连接层和研究中间连接层的传输机理上。　　1.我们研究了晶态有机光伏电池中的光电性能，揭示了晶态有机光伏电池高性能产生的机理。首先分析了单结有机光伏电池中的薄膜厚度和激子扩散长度对光吸收和外量子效率的影响。其次研究了类单晶薄膜的电荷传输性质。在类单晶薄膜中电荷传输和激子扩散能力同时增强了，类单晶薄膜具有不同于普通薄膜的传输机理，利用温度依赖的SCLC方法计算的陷阱态密度表明在类单晶薄膜中具有低的深陷阱密度，比普通薄膜低一个量级。　　2.基于以上对单电池性能的分析，我们提出了叠层电池结构，开发了多功能的中间连接层SnCl2Pc/Al/F16CuPc/ZnPc，制备了具有高开路电压的全光谱互补的叠层电池，开路电压达到1.52V。多功能中间连接层解决了叠层有机光伏电池中的短路电流匹配问题，通过光吸收和外量子效率测试证实了这个中间连接层具有加强叠层电池光吸收的功能。我们利用光场强度模拟方法辅助器件厚度优化，叠层电池取得了3.98mA/cm2的短路电流，接近单电池中的短路电流大小，实现了叠层电池性能的提高。　　3.为了解决制备晶态叠层有机光伏电池的难题，我们提出了新型的全有机LiPc中间连接层，制备了具有高短路电流的叠层电池，短路电流达到6.72mA/cm2。LiPc中间连接层具有高的导电性，电导率可以达到10-3S/cm；在光学上具有低的光吸收效率，其消光系数只有普通酞菁材料的1/6；LiPc能在高温衬底上均匀生长，具有低的表面粗糙度。利用LiPc作为中间连接层，分别制备了有效的高温AlClPc/ZnPc和TiOPc/ZnPc叠层电池，在以BP2T/TiOPc/C60作为底电池，ZnPc/ZnPc：C60/C60作为顶电池的叠层电池中，叠层电池的短路电流可以达到6.72mA/cm，填充因子达到了0.56，叠层电池的转化效率为3.46％，比单电池的转换效率要高出近一个百分点。对LiPc作为中间连接层的工作机理分析表明，在成膜生长上，LiPe分子生长时是在C60表面均匀生长，可以将底电池表面铺满；在电学性质上，LiPc具有高的电导率，LiPc的LL/MO和HOMO能级分别为4.0eV和5.0eV，可以同时实现电子空穴有效传输和复合，以及与子电池之间的好的欧姆接触。　　4.为了研究有机异质结作为中间连接层的工作机理，我们利用掺杂方法研究了CoPc和F16CoPc异质结体系。CoPc中掺杂F16CoPc可以增强CoPc中的电荷注入能力，使用电容.电压方法研究表明，掺杂引起肖特基器件的内建电势显著减小，掺杂提高了薄膜中的载流子浓度。最后提出了CoPc中掺杂F16CoPc的掺杂模型。　　5.利用掺杂方法研究了LiPc中间连接层的工作机理。LiPc掺入到ZnPc中，可以提高ZnPc的电导率。利用变温电导研究表明，掺杂薄膜的传输过程为欧姆传输，薄膜内存在自由载流子导电行为，同时电荷传输受热激活影响。这证实了LiPc材料高导电性来源于其自身高载流子浓度。