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聚合物太阳能电池由于具有质量轻,成本低,制备工艺简单,可卷曲等特点而被认为是最具潜力的新能源技术。提高有机太阳能电池的光电转换效率始终是光伏器件研究与开发中不变的主体。有机太阳能电池的工作过程可以分为：光吸收并产生激子,激子的扩散及解离,载流子的传输,自由电荷的收集。三元有机太阳能电池作为有机太阳能电池中的一种新结构,通过将第三种物质掺入活性层中,拓宽了活性层的吸收范围,从而使有机太阳能电池的效率得到了提高。本文采用了不同的聚合物材料,制备了“两给体一受体”结构的三元聚合物太阳能电池,并就第三种物质对太阳能电池的影响进行了研究。首先,选择聚合物P3HT:PCBM为主,将窄带隙聚合物PTB7-Th掺入其中,制备了一系列三元聚合物太阳能电池,通过改变PTB7-Th的掺杂浓度来研究PTB7-Th对光伏器件性能的影响。基础器件P3HT:PCBM的光电转换效率为2.71%。在PTB7-Th的掺杂浓度为15wt%时,聚合物太阳能电池的光电转换效率达到最大值3.71%。在三元器件中,随着PTB7-Th浓度的增大,有机活性层在650nm-800nm的吸收密度逐渐增大,活性层吸收能力的增强促进了短路电流的增加。P3HT,PTB7-Th混合薄膜的PL光谱表明,虽然P3HT薄膜和PTB7-Th薄膜的吸收光谱具有很大的重叠部分,但两者之间是以电荷转移而非能量传递的方式相互作用。有机聚合物之间的电荷转移类似于给受体之间的激子解离。在没有受体PCBM的太阳能电池器件中,P3HT:PTB7-Th(1:1)器件的短路电流高于P3HT器件的短路电流。当P3HT的浓度不变,将PTB7-Th浓度减小,即P3HT:PTB7-Th 1:0.5时,有机太阳能电池的短路电流进一步增大。增大的短路电流再次证明了P3HT和PTB7-Th之间是以电荷转移的形式相互作用。在二元电池P3HT:PCBM中,光生激子只能在P3HT/PCBM界面处进行解离。加入PTB7-Th的三元太阳能电池中,由于P3HT与PTB7-Th以电荷转移的形式相互作用,激子解离可以发生在P3HT/PTB7-Th,P3HT/PCBM,PTB7-Th/PCBM三个界面处。激子解离的增加促进了FF的提高。第二,不改变受体材料PCBM,将给体材料换成PTB7与PCDTBT,并以PTB7为主,在无添加剂的情况下制备了双给体结构的三元聚合物太阳能电池并研究了PCDTBT对太阳能电池性能的影响。PTB7的吸收集中在长波长段,PCDTBT的吸收集中在短波长段。通过调节PTB7和PCDTBT的比例可以优化有机太阳能电池在整个太阳光谱中的吸收。当PCDTBT的浓度为10wt%时,聚合物太阳能电池的光电转换效率由5.23%提高到了6.73%。PTB7:PCBM器件中电子和空穴迁移率的比值为5.55,PCDTBT:PCBM中为6.23。PCDTBT的掺杂浓度为10wt%时,电子和空穴的迁移率比为2.02。这一结果表明,将PCDTBT掺入PTB7:PCBM对器件的电荷传输起到了调控作用,使两者的迁移率趋于平衡。电子和空穴的迁移率越接近,越有助于减少电荷传输过程的复合。AFM测试表明,PCDTBT对活性层的形貌及相分离起到了优化作用,优化后的形貌和相分离促进了器件效率的提升。