近年来,得益于研究者对新型光电材料的开发与利用,有机太阳能电池的光电转换效率大大提高,取得了令人瞩目的成绩。在光伏材料开发与器件效率优化过程中,在活性层中引入溶剂添加剂及第三组分被证明是较为有效的提升有机太阳能电池光电转换效率的手段。有机太阳能电池的光电性能与其活性层内部载流子的产生和复合行为息息相关:有机太阳能电池在光照条件下其活性层中的光伏材料首先产生光生激子,激子在电子给体材料和受体材料界面处解离生成载流子,载流子克服孪生复合及非孪生复合的影响,并传输到电极,方能最终向外部环境输出电流及功率。理解有机太阳能电池中的活性层优化策略,即添加溶剂添加剂和引入第三组分,对活性层中的基本光电转化过程,特别是载流子产生及复合行为的影响,有利于研究者更好的对有机太阳能电池光电转换效率进行优化。本论文以聚合物Poly[[4,8–bis[（2–ethylhexyl）oxy]benzo[1,2–b∶4,5–b 0]dithiophene–2,6–diyl][3–fluoro-2-[（2-ethylhexyl）carbonyl]thieno[3,4-b]thiophenediyl]]（PTB7）为活性层中的电子给体材料,富勒烯衍生物Phenyl-[6,6]-C71-butyric acid methyl ester(PC₇₁BM)为受体材料制备的光伏器件为研究对象,分别研究了在活性层中引入溶剂添加剂1,8-二碘辛烷（1,8-diiodooctane-DIO）及第三组分BTA2,对活性层内部载流子产生及复合行为的影响。主要内容如下:1.制备了以PTB7和PC₇₁BM混合薄膜为活性层的有机太阳能电池,利用瞬态光电流技术,线性增压电荷抽取技术和数值模拟的方法,研究了1,8-二碘辛烷（DIO）作为溶剂添加剂的引入对PTB7:PC₇₁BM光伏材料中载流子的孪生复合和非孪生复合行为的影响。瞬态光电流实验结果表明,活性层中3%体积浓度DIO的引入降低了载流子复合的损失。线性增压电荷抽取实验结果表明,含有3%体积浓度DIO的活性层中载流子双分子复合速率(γ_（74）)低于没有添加剂的活性层材料。我们将由线性增压电荷抽取技术得到的载流子双分子复合速率(γ_（74）)引入Onsager-Braun模型对模型进行改进并对器件最终输出的光电流的损耗进行分析。结果表明,3%DIO添加剂的引入可以降低活性层中CT态（charge transfer state）激子在给体-受体界面处的库仑束缚能,从而提高CT态激子解离为自由载流子的效率,降低光电流在给受体界面因孪生复合所产生的损失。原子力显微镜测试表明,具有3%DIO的活性层具有最优化的形貌,这有利于激子解离和载流子传输,故3%体积浓度DIO的引入使得活性层材料中载流子的复合损失降低,提高了器件的光电性能。2.通过在PTB7:PC₇₁BM活性层中引入第三组分BTA2,制备了三元光伏器件,运用实验和建模分析方法研究了第三组分的加入对PTB7:PC₇₁BM体异质结结构光伏材料中载流子产生及复合行为的影响。研究结果表明,第三组分BTA2的引入,可以补充PTB7:PC₇₁BM光伏材料吸收光谱,提高光伏器件短路电流,进而器件光电转换效率显著提高。光学传输矩阵模型光学模拟表明,相比于二元器件,三元器件活性层由于有更好的吸收光谱能力,对光源表现出更高的内吸收效率,使得活性层能更多的捕获光子并产生光生激子。线性增压电荷抽取技术研究结果表明,引入BTA2的三元器件载流子遭受的双分子复合损失较大。通过Onsager-Braun模型分析最终光电流的产生与损耗,发现引入BTA2的三元器件,尽管由于载流子复合的加剧使得电荷收集效率较低,但优化的光谱吸收和载流子生成效率的提高确保了器件短路电流密度的增加,从而提高了器件整体的光电转换效率。