有机太阳能电池是一种应用潜力巨大的清洁能源发电系统,具有质量轻、高柔韧性、易于制作、成本低廉等优点。但还有很多不利因素限制了有机太阳能电池的大规模应用,最主要的因素是功率转换效率低。这主要是由于有机半导体材料载流子迁移率低造成的。为提高有机太阳能电池的效率和性能,需要详细研究有机电子材料的电荷输运并设法提高其载流子迁移率。基于P3HT:PCBM的本体异质结太阳能电池,因其具有较高功率转换效率而备受关注。这种有机电池的转换效率极大的受到载流子输运速率的限制。因此,深入研究P3HT、PCBM和P3HT:PCBM共混体的电荷输运及电性质,研究各种因素对载流子迁移率的影响,对提高P3HT:PCBM本体异质结太阳能电池的效率和性能显得尤为重要。本文正是基于这些内容展开的,其主要工作和创新点如下:首先给出了一种全面考虑温度、场强和载流子浓度对载流子迁移率影响并同时包含阿列纽斯和非阿列纽斯两种温度依赖关系的改进扩展高斯无序模型和非均匀离散化数值计算方法。研究了基于P3HT空穴型和基于PCBM电子型器件的电荷输运及电性质,表明改进扩展高斯无序模型既能用于描述有机材料中的空穴输运也能用于描述有机材料中的电子输运。同时,使用扩展相关无序模型再次研究了P3HT的电荷输运并与改进扩展高斯无序模型所得结果进行比较,进一步证实了改进扩展高斯无序模型更好地俘获了有机电子材料电荷输运的本质。其次研究了基于P3HT:PCBM电子型和空穴型器件的电荷输运及电性质,表明改进扩展高斯无序模型能很好地描述不同退火温度处理的P3HT:PCBM共混体中电子和空穴输运规律。发现P3HT:PCBM共混体中电子和空穴迁移率均随退火温度的增加而增大,高斯态密度宽度随退火温度的增加而减小,载流子迁移率同高斯态密度宽度密切相关,无序有机半导体的电荷输运由能量无序程度决定。最后研究了基于P3HT:PCBM加成物电子型器件的电荷输运及电性质。证实了改进扩展高斯无序模型适合于研究P3HT:PCBM加成物共混体中的电子输运,并发现加成物的异构体现象影响电荷输运。随着异构体的增加,富勒烯衍生物的无序度增加,进而导致电子迁移率降低。P3HT:PCBM加成物共混体的电子迁移率与高斯态密度宽度密切相关,再次证实了无序有机半导体的电荷输运由能量无序程度决定。