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有机太阳能电池（Organic Solar Cells,OSCs）由于其独特的优势,如低成本、重量轻、灵活性和易于加工等,被认为是实现下一代太阳能电池技术的最有希望的候选者。目前,有机太阳能电池器件结构主要基于给体（Donor,D）和受体（Acceptor,A）的二元体异质结构（Bulk-Heterojunction,BHJ）,并通过设新型材料结构、使用添加剂、改善界面和优化形貌,使单结电池器件的功率转换效率（Power Conversion Efficiency,PCE）达到18%。但是,由于有机材料具有较窄的吸收光谱,而由一种给体和一种受体组成的二元共混层的吸收光谱很难与太阳光谱匹配,从而限制了OSCs器件的性能。因此,三元有机太阳能电池（Ternary Organic Solar Cells,TOSCs）既保留了传统二元器件简单易行的制备方法,又具有扩大光吸收范围、调整D/A界面的能级匹配、优化形貌等特点,是获得高功率转换效率的重要途径。然而,对于三元有机太阳能电池的研究仍存在很多问题:（1）三元器件各组分的相互作用对器件的性能具有极大的影响,合理筛选第三组分调控活性层的形貌仍需要深入的研究;（2）三元器件的活性层材料对溶剂的兼容性问题尤为重要,甄选即能够商业化发展,又可以提高器件性能的溶剂是发展有机太阳能电池的关键;（3）理解第三组分对主体系所带来电荷动力学的影响,对于三元策略改善器件性能同样重要。基于上述问题,开展了以下工作:（1）在TBFCl50-BDD:BTP-4F的二元体系中引入富勒烯受体材料作为第三组分。由于PC71BM的最低未占据分子能级高于非富勒烯受体BTP-4F的,从而增加了OSCs的开路电压(Open Circuit Voltage,VOC)。此外,PC71BM可以拓宽基于TBFCl50-BDD:BTP-4F在短波范围内的吸收光谱,有利于短路电流密度(Short-Circuit Current-Density,JSC)的改善。与二元器件比较,基于TBFCl50-BDD:BTP-4F:PC71BM的三元器件实现了13.15%的最佳PCE,同时VOC、JSC和填充因子（Fill Factor,FF）也得到了提升,分别为0.860V、24.64 m A cm-2和62.04%。通过对器件物理和光学特性的研究表明载流子的双分子复合和陷阱辅助复合被有效地抑制。而且表面张力的计算证明了二元共混层的混溶性可以通过添加第三组分来改善,这有利于电荷的传输和收集。此外,掠入式广角X射线散射（Grazing Incidence Wide-Angle X-Ray Scattering,GIWAXS）和原子力显微镜（Atomic Force Microscopy,AFM）研究表明三元活性层可以形成更好的面状堆积,表面粗糙度得到了适当的调整。同时,掠入射小角X射线散射（Grazing Incidence Small-Angle X-Ray Scattering,GISAXS）说明PC71BM的引入可以调节给受体相域的大小,促进活性层电荷的传输。（2）以绿色溶剂邻二甲苯（o-xylene,o-XY）为给体和受体的溶剂,将非富勒烯受体Y6-DT-4F作为第三组分引入到PBB-F:IT-4F二元体系中,以拓宽光谱吸收并优化形貌,实现高效PCE。其中,第三组分Y6-DT-4F与IT-4F相互兼容,能够形成"合金受体",可以协同优化三元器件的光子捕获、载流子传输和收集能力。同时,Y6-DT-4F具有很强的结晶性,作为引入二元体系的第三组分可以增强结晶性,有利于电荷传输。因此,基于PBB-F:IT-4F:Y6-DT-4F器件的最佳性能是PCE为15.24%,JSC为23.68 m A cm-2,VOC为0.896 V,FF为71.82%。JSC的提高主要与PBB-F、IT-4F和Y6-DT-4F的互补吸收有关,而FF的改善与高效和平衡的电荷传输以及抑制陷阱辅助复合有关。更重要的是,GIWAXS结果表明可以通过添加结晶性更高的Y6-DT-4F来调节PBB-F:IT-4F二元共混层的结晶性,以实现更好的相分离。GISAXS表明在三元共混膜中形成的合金扩大了受体域的尺寸,以实现有效的电荷传输。此外,在PBB-F:IT-4F:Y6-DT-4F混合膜中,电子从给体到合金受体的传输速率最快,混合膜中最快的电子传输速率有利于器件性能的提高。（3）甄选聚合物PM6、三元共聚物TBFCl50-BDD作为器件的给体以及非富勒烯小分子IT-4F作为受体并使用邻二甲苯作为其主要溶剂,制备了基于PM6:TBFCl50-BDD:IT-4F的三元器件。由于PM6和TBFCl50-BDD具有相似的分子结构,两个聚合物展现了良好的混溶性。通过引入TBFCl50-BDD,三元器件的形貌得到显著的改善,有利于载流子的传输。同时,加20 wt%TBFCl50-BDD使得器件增加了空穴和电子的迁移率,并且他们的比值趋向于1。此外,第三组分的引入抑制了陷阱辅助复合和双分子复合,从而提高了FF和JSC。优化的三元器件实现了12.78%的效率,相比基于PM6:IT-4F和TBFCl50-BDD:IT-4F的二元器件,效率分别提高了8.12%和24.8%。