随着非富勒烯受体的迅速发展,非富勒烯有机太阳能电池的性能越来越高,高效非富勒烯体系成为有机太阳能电池中重要的一部分。为了进一步提高非富勒烯有机太阳能电池性能,了解其电荷载流子动力学至关重要。论文着重开展了如下内容的研究工作。首先,研究了PBDB-TF:IT-M非富勒烯和PBDB-TF:PC71BM富勒烯体系光伏器件性能和光物理性质,以及溶剂添加剂1,8-二碘辛烷(DIO)对其薄膜结构、器件性能以及瞬态光物理性质的影响。研究发现两种材料体系均会发生超快电荷分离,但在PBDB-TF:IT-M体系,只有DIO处理的共混膜才会发生有效的电荷分离。DIO处理后,PBDB-TF:IT-M体系光伏器件的电流密度显著增加,而PBDB-TF:PC71BM体系光伏器件的电流密度几乎没有变化,研究进一步表明,双分子电荷复合是PBDB-TF:IT-M非富勒烯体系器件中一个主要的损耗途径,进而限制了器件性能。其次,研究了溶剂添加剂DIO和氯萘(CN)对高效非富勒烯体系PBDB-TF:IT-4F器件性能以及相应的光物理过程的影响。研究发现PBDB-TF纯膜中溶剂添加剂DIO和CN均可导致面内方向的有序性增强,并使激子的平均寿命增加。用两种溶剂添加剂处理的PBDB-TF:IT-4F共混膜初始激子产率增加,与未处理和CN处理的共混膜相比,DIO处理后的共混膜在面内仍具有较强的有序性,并且通过双分子电荷复合产生的聚合物三线态激子数量减少。由于DIO处理的PBDB-TF:IT-4F非富勒烯体系电荷载流子的复合受到抑制,故相应的器件表现出较高的填充因子和短路电流。该研究结果揭示了不同溶剂添加剂对PBDB-TF:IT-4F非富勒烯体系薄膜形貌、光物理过程以及相应器件的光伏性能之间的关系,对理解溶剂添加剂对非富勒烯体系器件性能的影响具有重要意义。