有机太阳电池（OSCs）由于具有质量轻、柔性、可卷对卷加工等一系列优势而引起了科研工作者的广泛关注。得益于大量以Y6为代表的稠环结构小分子受体的设计和合成,OSCs的光电转化效率（PCE）增长迅速,但仍未满足商业化要求,且目前高效的OSCs大多采用含卤素的有毒溶剂加工。三元策略由于可以通过选择合适的第三组分来增强器件的光吸收、减少能量损失、改善活性层形貌等,成为提高器件PCE的有效方法。因此,为了开发高效以及可非卤溶剂加工的三元有机太阳电池（TOSCs）,本学位论文进行了以下研究工作:第二章工作致力于开发高PCE的TOSCs。由于缺电子的苯并噻二唑（BT）核可以增强分子内的电子离域,增强光谱吸收范围,在制备高性能的电子受体时受到广泛应用。本章工作首先合成了一种中心核为BT的非富勒烯小分子受体BT-BO,并将其作为第三组分混入经典的非富勒烯PM6:Y6体系中来制备TOSCs。与Y6相比,BT-BO具有更浅的LUMO能级,在可见光波长范围内强的吸收,这有望提高器件的开路电压(VOC)和短路电流密度(JSC)。但是BT-BO作为第三组分引入到共混膜中之后,基于PM6:Y6:BT-BO的TOSCs的PCE反而有了明显下降。进一步的表征发现BT-BO与Y6在加工溶剂中具有较差的相容性,因此活性层中BT-BO的存在破坏了共混膜的互穿网络结构,进而导致电荷在传输过程中复合加剧,最终导致TOSCs的PCE降低。第三章选择了另一种与Y6具有良好相容性的基于二噻吩苯并噻二唑（DTBT）核的非富勒烯小分子受体DTBT-BO作为第三组分来制备高效TOSCs。与BT-BO类似,DTBT-BO同样具有比Y6更浅的LUMO能级,与PM6和Y6互补的吸收峰。通过仔细优化,当DTBT-BO含量为15 wt%时,TOSCs获得了最优为17.37%的PCE,这显著高于基于PM6:Y6二元OSCs的PCE。此外,最优条件下加工的TOSCs也具有明显优于PM6:Y6二元器件的光稳定性。以上研究结果证明,在制备高效TOSCs的过程中,第三组分除了应具有与主体系匹配的能级和吸收之外,还应与主给体/受体在加工溶剂中具有良好的相容性。OSCs在面向商业化生产的过程中,除了要解决PCE低的问题之外,更要避免使用对环境危害大的含卤素溶剂。第四章工作致力于制备在非卤溶剂中具有高PCE的三元有机太阳电池。通过选择在非卤溶剂中具有良好溶解性的DT-Y6作为受体,PM6作为给体,引入Y6-O作为第三组分制备了一系列可非卤溶剂加工的高效TOSCs。当Y6-O含量为20 wt%时,三元器件的所有参数相比PM6:DT-Y6二元器件都有了提升,最终取得了最优达17.43%的PCE。进一步的研究表明,在二元共混膜中加入20 wt%的Y6-O有效增强了器件的电荷分离、传输和收集过程。形态学特征表明,三元共混膜形成了更优异的互穿网络结构和更致密的分子堆积,这对电子和空穴的平衡传输更有利。此外,我们利用此三元体系制备了1 cm~2的大面积器件并最终取得了15.16%的高PCE,验证了该体系在大面积加工方面的可行性。该研究结果表明,Y6-O在制备非卤溶剂加工的高效TOSCs以及大面积器件方面有着极大的潜力。