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有机太阳电池（Organic Solar Cells）具有几个优点,它们柔软轻便、可以在溶液中加工、并能大面积印刷生产。随着近年来的发展,有机太阳电池的光电转换效率（Power Conversion Efficiencies,PCEs）已经超过了19%。然而,面临大规模商业化的发展趋势有机太阳电池仍存在许多问题,例如有机太阳电池的PCE较低,且理论研究不足、成本过高、稳定性差、制备过程毒性大。本论文以这些问题为出发点,以低成本、可再生的呋喃基聚合物为给体材料,分别从提高器件PCE、降低能量损失(Eloss)、环境友好型电池开发及稳定性等角度展开研究。苯并[1,2-b:4,5-b’]二呋喃（BDF）类衍生物PBDF-BDD作为给体材料,IT-4F作为非富勒烯受体材料,将非芳香族溶剂添加剂（NSA:1,8二碘辛烷（DIO）,1,8二溴辛烷（DBr O））和芳香族溶剂添加剂（ASA:二苯醚（DPE）,1-氯奈（CN））加入给受体混合溶液,系统地研究不同类型溶剂添加剂对器件性能、开路电压(Voc)、Eloss、薄膜形貌的影响。用NSAs或ASA处理时,基于PBDF-BDD:IT-4F器件观察到完全相反的开路电压变化趋势。研究表明,NSA的加入可以显著提升IT-4F的J聚集,从而获得更有利的载流子解离及传输,填充因子（FF）升高。但J聚集会引起吸收的红移,从而导致光伏带隙降低,此外,NSA也会使器件的能量紊乱度增加、电荷转移态能量(ECT)的降低,这导致了更高的辐射复合损失(ΔErad)和非辐射复合损失(ΔEnon-rad)。随着NSA添加比例的增加,基于PBDF-BDD:IT-4F器件得到了超过0.1V的电压降幅。然而,不同比例ASA的加入几乎没有对PBDF-BDD:IT-4F器件的Voc造成影响。同时,ASA添加后,PBDF-BDD:IT-4F器件电荷复合程度降低、FF升高。将两种BDF基聚合物（P-FT和P-FP）和两种代表性的电子受体（m-ITIC和Y6）应用于OSCs,系统研究分子取向和相互作用对Eloss,特别是对ΔEnon-rad的影响。P-FT和P-FP具有相同的骨架,然而侧链的不同赋予P-FT和P-FP不同的分子堆积行为以及与m-ITIC和Y6的分子间相互作用。相较于m-ITIC作为电子受体,Y6体系器件可以获得更低的Eloss,而且与基于P-FT的OSC相比,基于P-FP的OSC的能量损失更低（0.575 e V）。通过Urbach能量分析,P-FP:Y6器件的能量紊乱程度更低,从而获得了0.23 e V的最小非辐射复合能量损失。同时P-FP:Y6混合薄膜形成最优的face-on取向,表现出86.72%的最大外量子效率(EQEmax),这是报道的基于BDF基有机太阳电池中的最高值,也与当时报道的有机太阳电池中的最佳值相当。为了探究BDF基有机太阳电池的水氧稳定性,选择四种不同侧链的BDF基给体聚合物（P-Cl T、P-FT、P-P和P-FP）,和两种常用的非富勒烯受体（m-ITIC,Y6）制备器件,通过控制器件存放环境有无氧气,以及湿度来探究水氧对器件稳定性的影响。环境稳定性测试显示,基于这些BDF聚合物的OSCs即使在800-1000h空气老化或在70-80%的湿度下长期空气老化后都具有非常优异的稳定性。此外,在相同的聚合物给体条件下,基于m-ITIC和Y6器件具有不同的效率衰减趋势,这与BDF聚合物和m-ITIC（或Y6）分子间相互作用的差异以及它们与三氧化钼（Mo Ox）层的相互作用有关。研究结果表明,活性层对水氧不敏感,且在长期老化过程中形貌稳定,界面层Mo Ox在环境稳定性中发挥了重要作用。在放置初期,Mo Ox渗透进入活性层,它们的相互作用将加强界面并形成有利的接触,从而提高了器件的光伏性能。随着放置时间的延长,Mo Ox发生了氧化变质导致器件效率的衰减。基于给受体材料的优异稳定性,进行了环境可加工性研究。与惰性条件下制备的器件相比,在环境条件下处理的器件仅观察到0.3-2%的效率损失。为了使用环境友好型溶剂来进行有机太阳电池制备,通过三元共聚策略调节P-FP聚合物在非卤素溶剂中的溶解度。随着Th单元的引入,P-FP-Th2,P-FP-Th5表现出改善的溶解度,并减少了分子间的聚集。基于P-FP-Th2:IT-4F和P-FP-Th5:IT-4F器件在邻二甲苯（o-XY）处理下的PCE分别为10.94%和11.70%,与在氯苯（CB）处理下的光电转换效率相当。然而由于P-FP在o-XY溶剂中有限的溶解度,P-FP:IT-4F器件在o-XY处理下的效率只有3.32%,但在用卤素溶剂处理时,效率提升至10.17%。此外,通过将P-FP-Th2（或P-FP-Th5）溶于o-XY和IT-4F溶于2-甲基四氢呋喃（2-THF）,也通过顺序加工步骤制造了双层结构（LBL）器件。从P-FP-Th5/IT-4F器件中获得了11.19%的PCE。基于P-FP-Th2和P-FP-Th5的器件在LBL结构下显示出与本体异质结（BHJ）结构相似的效率。