有机太阳能电池(OSCs)的能量转化效率(PCE)在近几年来不断取得突破,其可溶液加工、低成本的优点受到了研究人员的广泛关注。其中柔性、半透明功能性OSCs由于具有轻质、可弯曲、透明性好和可卷对卷大面积生产的优点,成为OSCs走向产业化的优势所在。目前在实验室,柔性OSCs的PCE高达12.5%,而半透明有机太阳能电池(ST-OSCs)的PCE也已超过11%。为了实现可穿戴能源设备和建筑光伏一体化中的应用,亟需进一步提升柔性、半透明OSCs的器件性能。据此,本论文设计合成了适用于柔性基底的高性能电子传输层(ETL)材料,可提高柔性器件的耐弯曲性;采用吸收互补的三元光活性层和介质镜对ST-OSCs进行光学调控,改善ST-OSCs的显色性及光伏性能。具体研究内容如下:1.合成了一种n型自掺杂的富勒烯电解质PCBB-3N-3I作为ETL材料应用在柔性OSCs中。其具有可室温制备、高电导率、能级匹配、膜厚不依赖和高机械性能的特点,还可作为光吸收受体贡献部分光电流。结果,以PTB7-Th:PC71BM为光活性层制备的反向柔性OSCs,表现出与硬质电池相当的PCE(10.04%),为2018年底报道的柔性OSCs的最高效率之一。更重要的是,柔性器件在弯曲1500次后仍可保持初始效率的95.6%,率先证明了有机半导体ETL材料有利于提高柔性OSCs的机械弯曲性。2.率先提出了采用近红外吸收的三元光活性层和介质镜的协同效应来调控ST-OSCs显色性的策略。结果制备出了平均透过率超过21%、显色指数接近100和PCE为9.37%的ST-OSCs,这也是目前报道的高显色性ST-OSCs的最高效率。更重要的是,这种协同效应展现出很好的普适性,不但适用于不同的光活性层体系还适用于柔性基底。制备出的中性色柔性半透明OSCs也展现出8.76%的理想效率,极大地推动了柔性半透明OSCs的发展。