在众多的新能源技术中,有机太阳能电池因具有半透明、质量轻、低成本以及可制备大面积柔性器件等独特优势而成为研究热点。近年来,非富勒受体的设计与研发,快速提升了有机太阳能电池的能量转换效率(PCE),但与无机硅太阳能电池相比,其效率仍然较低。鉴于活性层材料在光电转化中的关键作用,因此,开发具有吸收互补和能级匹配的窄带隙非富勒烯受体材料和宽带隙聚合物给体材料是提升器件效率的有效途径。本论文主要是围绕活性层中的给受体材料开展工作,并系统探究了活性层的共混形貌对器件光伏性能的影响,主要研究内容如下:(1)以带有氯取代噻吩共轭侧链的稠环为中心核,设计合成了一种新型受体-给体-受体(A-D-A)结构窄带隙非富勒受体材料BTC-2F,并研究了氯取代对受体材料性能的影响。与无氯取代BTH-2F相比,BTC-2F具有轻微蓝移的吸收光谱和增强的摩尔消光系数、更低的最高占据轨道(HOMO)能级以及提高的电子迁移率。以宽带隙聚合物PM6为给体材料,经过添加剂和热退火处理后,用非卤溶剂甲苯制备的光伏器件获得了 12.9%的PCE,其中开路电压(VOC)为0.92 V、短路电流(JSC)为20.3 mA cm-2、填充因子(FF)为69.3%,并且活性层厚度从80 nm增大到200 nm时器件效率仍保持11.0%。在相同器件制备条件下,基于PM6:BTH-2F器件的最优效率只有11.3%。同时,基于两个受体的器件均表现出良好的储存稳定性。(2)通过将第三组分联噻唑(BTz)受体单元引入到D-A共聚物PM6主链中,合成了 D-A1-D-A2 型三元共聚物 PT1(20%BTz)和 PT2(40%BTz),并研究了 BTz的含量对聚合物性能的影响。随着BTz含量的增加,聚合物的吸收逐渐蓝移,分子能级略微上移,并且与聚合物PM6相比,PT1具有更小的分子堆积和更高的空穴迁移率。在相同器件制备条件下,相比与PM6:Y6器件(PCE=15.73%),基于PT1:Y6的器件提高了短路电流(JSC=26.26 mA cm-2)和填充因子(FF=76.6%),获得了高达17.10%的PCE,而基于PT2:Y6器件效率仅有15.50%(VOC=0.85 V,JSC=25.32 mA cm-2,FF=72.0%)。