有机太阳能电池在近两年中发展迅速,尤其是一系列高效非勒烯受体的出现,使其效率不断突破。目前,最高效率的单节二元有机太阳能电池已经突破15%,而三元有机太阳能电池以及叠层有机太阳能电池的效率已经双双突破17%。这意味着效率已不再是限制有机太阳能电池发展的瓶颈因素。目前,实验室制备的有机太阳能电池的有效面积通常在0.1 cm~2以下,制备大面积有机太阳能电池效率普遍偏低。刮涂法工艺简单、成本低廉、材料利用率高,是比旋涂法更适合制备大面积器件的工艺。因此本文采用刮涂法制备高效非富勒烯大面积有机太阳能电池。以下是本论文的主要工作:第一部分工作为刮涂工艺参数的探究以及刮涂工艺对薄膜形貌,器件性能的影响。在这部分中,我们首先对刮刀速度、刮刀高度、溶液浓度等关键参数对器件膜厚的影响进行了分析。实验发现刮刀高度与膜厚呈正相关,随着刮刀高度的增加膜厚也线性增加。刮刀的速度与膜厚呈负相关,刮刀速度越快,膜厚越薄。随后研究了在刮涂工艺下,添加剂含量、基板温度、溶液挥发性对器件性能及薄膜形貌的影响。实验表明,在刮涂工艺下,器件仅需较少的添加剂就可表现优异性能。其次,适当的基板温度有利于优化薄膜形貌进而提升器件效率。第二部分工作引入了高效的非富勒烯体系PTO2:IT-4F进行大面积器件的制备。首先,我们在旋涂法的基础上获得了该体系最佳器件的参数,在添加了0.5%DIO为添加剂,其效率为14.46%。然后,对刮涂法制备的器件进行了参数优化,用刮涂法制备小面积器件不需要添加剂效率就可达到13.39%。随后,我们在原有的基板和掩膜的基础上制备了大面积器件,结果效率不足5%。经分析原有基板所制备的器件存在膜厚不均的情况,因此我们设计了更适合大面积器件的基板和掩膜,使器件效率提升至7.14%。然而,与小面积器件相比,大面积器件仍有很大提升空间。受第一部工作启发,采用热刮涂法对器件进行优化,使得器件效率提升至9.45%。最后,引入了与主体系吸收互补,能级匹配的第三元材料IT-M进行三元掺杂,并获得了11%的高效大面积有机太阳能电池。