近年来基于非富勒烯受体的有机单结体异质结太阳能电池取得了迅速的进展,目前器件的最高认证能量转换效率已经超过18%。而器件效率提升的主要归功于一系列新型给体以及非富勒烯受体的应用。然而目前制备高性能非富勒烯有机太阳能所用的主要加工溶剂为氯苯,氯仿等卤素溶剂,这些溶剂往往毒性较高且不易于在环境中进行降解,制约了有机太阳能电池在大气环境中实现大面积商业化发展的潜力。因此使用非卤素溶剂替代卤素溶剂实现高性能有机太阳能电池电池的制备成为领域研究的重点。本文将使用非卤素溶剂制备了非富勒烯有机太阳能电池,并使用相关的优化策略有效地提升了器件性能,为未来有机太阳能电池展开产业化的相关研究提供了技术基础,本文的主要研究内容如下:1.我们选择了展现出较高能量转换效率的给受-体组合:聚合物PBDB-T-2F作为给体,使用Y6衍生物作为受体。使用非卤素溶剂邻二甲苯作为加工溶剂进行器件制备。并探究了加入1-氯萘作为溶剂添加剂对器件的影响。结果表明加入氯萘不但可以有效提高器件的能量转化效率并有效地降低了器件的能量损失。通过进一步筛选合适的添加比例可以将器件效率提升至最高16.73%,这可能与添加剂的引入提升了激子解离与载流子传输,改善分子堆叠排布与活性层形貌等因素具有密切联系。此外,我们重点研究了引入氯萘对器件能量损失的影响,通过对添加前后的相关表征我们发现加入氯萘可以有效地降低器件的非辐射复合能量损失。通过空间限制电流模型分子,变温J-V测试,傅里叶变换光电流测试以及器件阻抗测试等一系列分析表明这可能与添加剂对器件的双分子复合,能量无序度,电荷转移态以及介电常数等因素相关。这种溶剂添加剂优化策略有效提高了非卤素溶剂制备器件的能量转换效率并降低了能量损失。该该研究为在非卤素溶剂中制备高性能非富勒烯有机太阳能电池并降低器件的能量损失提供了技术基础。2.当前使用非卤素溶剂制备高性能有机太阳能电池中的活性层主要为体异质结结构。制备这种结构的器件往往需要新鲜配制的溶液,增加了制备工艺的复杂性和制备成本,并且这种结构可能难以对形貌进行精确调控并不利于实现良好地垂直相分离。本研究使用非卤素溶剂邻二甲苯制备PBDB-T-2F:Y7衍生物双层准平面异质结非富勒烯太阳能电池,并将小分子给体BTR-Cl作为第三组分引入活性层以提高器件性能,这也是原创性地将给体材料引入非卤素溶剂双层准平面异质结上层进行优化。通过优化BTR-Cl与受体材料的质量比、给受体浓度以及添加剂的比例等因素,最终将非卤素溶剂制备准平面异质结器件的效率提升至最高17.02%。我们发现引入BTR-Cl提高了器件在可见光范围内的外量子效率并有利于器件的激子解离和电荷载流子传输,从而对器件的Jsc和FF的提升有利。这项工作为今后制备高性能双层准平面异质结太阳能电池提供了指引和参考。