聚合物太阳电池因其低成本、柔性、轻薄、可按溶液印刷方式大面积加工生产的潜能在最近十年获得了极大的关注度。随着新型给受体材料的快速发展,单结聚合物太阳电池已经实现了超过13%的器件效率。但是,大多数光吸收活性层的最高效率对应于很窄的厚度范围（如80-120 nm）,尤其是非富勒烯聚合物太阳电池;活性层厚度进一步增加虽然有利于吸收入射光,但很多材料体系会表现出急剧下降的填充因子和器件效率,这样的活性层将制约高速度印刷加工高效率聚合物太阳电池。为此,面向印刷加工就必须更加关注活性层的厚膜高效率。相比于富勒烯受体,近来具有结构多样性的非富勒烯受体也成为了热点,因此也应十分关注采用非富勒烯受体的厚膜聚合物太阳电池。在本论文的第一和第二章中分别概述了聚合物太阳电池的研究背景情况和有关的实验研究方法。在本论文的研究工作部分,选择了具有高空穴迁移率的窄带隙的共轭聚合物FBT-Th₄（1,4）作为给体材料,研究了其在非富勒烯太阳电池中的光伏性能。首先,我们对比了其与不同非富勒烯受体材料组合下的不同活性层厚度的器件效率变化情况,特别是在300 nm厚度下不同的非富勒烯受体电池的性能差异。然后基于一种FBT-Th₄（1,4）的结构变体TSEH为给体材料,研究了其与非富勒烯受体组合时再引入了富勒烯受体PC₇₁BM,探讨了PC₇₁BM作为第三组分在三元共混聚合物太阳电池中具有多种功能,使得包含富勒烯及非富勒烯受体的三元聚合物太阳电池相比于二元电池器件性能提升显著。更具体的结果如下:在第三章中,窄带隙的共轭聚合物给体材料FBT-Th₄（1,4）首次应用在非富勒烯厚膜聚合物太阳电池中,我们分别使用IDIC和ITIC作为受体材料制备厚膜器件。我在300 nm厚度下实现了较高的器件效率。其中基于FBT-Th₄（1,4）:IDIC的共混薄膜通过0.25%DIO添加剂优化在300 nm厚度条件下效率达到7.71%,这个结果说明高空穴迁移率的窄带隙聚合物给体材料具有面向未来高速印刷实现厚膜高效非富勒烯聚合物太阳电池的潜能。在第四章中,我们在TSEH:IDIC体系中引入富勒烯受体PC₇₁BM受体。PC₇₁BM在三元电池中发挥着重要作用,包括互补吸收,促进激子的解离,促进电荷的传输,优化薄膜的形貌。结合了PC₇₁BM和IDIC受体的优势,使得相比于二元器件,三元器件的效率得到了显著的提升。当三元器件采用TSEH:IDIC:PC₇₁BM=1:0.6:1的质量比制备时,器件在AM 1.5G太阳能模拟下灯光强度为100 mW^-2时可以获得10.02%器件效率(与基于IDIC的参比器件相比效率提升44%,与基于PC₇₁BM的参比器件相比,效率提升317%)。其中,短路电流密度J_sc=20.05 mA cm^-2,开路电压为V_oc=0.75 V,填充因子为FF=66.7%。最优效率活性层的厚度可控制在200 nm,三元器件的高效性能证明在非富勒烯共混薄膜中引入富勒烯受体是一种有效的手段去实现厚膜高效太阳电池器件