本体异质结聚合物太阳电池因具有结构简单、成本低、质量轻、可弯曲、可使用工业化的卷对卷工艺制备等优点,被视为一种极具吸引力,有前途的太阳电池。为了实现器件光电转换效率的突破,研究者们已经做了大量的工作,基于共轭聚合物和非富勒烯衍生物的单节电池效率已超过13%。但是要想实现聚合物电池的商业化应用,光电转换效率和稳定性方面还需要进一步的提高。在众多影响聚合物太阳电池器件性能的因素中,活性层的形貌直接决定了激子的分离和电荷的传输情况,对器件性能的提高至关重要。良好的活性层形貌不但要为激子分离提供充分的给受体界面,还要为电子和空穴提供各自独立的传输通道。本文重点研究了基于富勒烯和非富勒烯聚合物太阳电池垂直方向上的活性层形貌,主要内容如下:1.在富勒烯聚合物太阳电池中引入氯苯酚来优化活性层内部给受体的垂直浓度分布。由于氯苯酚可选择性溶解受体PC71BM而对给体PTB7-Th无影响,经过氯苯酚处理后,活性层上方聚集了更多的给体PTB7-Th。将该活性层用于反向结构的电池中后,由于电荷传输和收集效率的提高,电池的短路电流从13.19提高到了 18.50 mA/cm2,光电转换效率从6.18%提高到了 10.15%。2.采用KPFM、TOF.SIMS等手段探究非富勒烯聚合物太阳电池活性层内部给受体的垂直浓度分布规律,并以此为根据制备基于PBDTTT-ET:IEICO体系的高效太阳电池。测试表明,在活性层PBDTTT-ET:IEICO内部,受体IEICO聚集在活性层上方,该分布更利于正向结构电池中的电荷传输和收集。为了进一步验证活性层内部给受体的不均匀分布对器件性能的影响,我们制备了正向和反向结构的聚合物太阳电池。实验结果显示,正向结构的器件效率为8.83%,比反向结构器件效率(6.26%)高出41%。