有机太阳能电池作为新一代光伏应用技术,由于具有质量轻,制备工艺简单,可低温溶液加工,并且可制备柔性半透明器件等优点,受到了科研人员的广泛关注。近年来,随着新材料的合成和器件制备工艺的探索,有机太阳能电池的光电转换效率获得了极大的发展,但距离产业化仍有一定的距离,器件的效率、稳定性以及成本等问题仍然有待进一步解决。有机叠层太阳能电池可以更加充分地利用太阳光,减少热损失和透过损失,可以有效地提升器件的光伏性能。但是,相对于单结器件,叠层器件结构较为复杂,涉及的材料种类较多,制备工艺难度较大,其发展相对缓慢。本论文围绕如何制备高效稳定的有机叠层太阳能电池,推动叠层电池的产业化展开研究,主要内容如下:（1）光电转换过程的主要环节发生在活性层内,因此良好的活性层形貌是高性能器件的保障,对于包含多个活性层的叠层器件尤为重要。为此,首先对活性层形貌的调控与单结器件光伏性能的关系进行了研究。以非富勒烯活性层材料PTZ1:IDIC为研究对象,通过对共混膜进行热退火处理,器件的短路电流和填充因子均有明显提升,最终获得了 11.5%的能量转换效率,这在当时是基于并噻唑单元为聚合物给体的非富勒烯有机太阳能电池的最高效率值。研究表明热退火处理有助于改善活性层形貌,增强吸收,促进激子解离,抑制缺陷态复合,增强聚合物结晶,综合导致了光伏性能的提升。同时,其光伏性能对活性层膜厚和面积均不敏感,有利于将来的大面积器件制备。（2）以正向叠层器件为研究对象,探究了活性层性质的调控对叠层器件性能的影响。通过采用不同吸收边的前后子电池活性层材料进行叠层器件制备,得出了不同吸收范围的活性层对叠层器件电流的影响,从而筛选出较优的子电池活性层材料。通过对器件进行光学模拟得到较优的活性层膜厚,最终经过进一步的叠层器件制备,在分别以PBD1:PC7IBM和PTB7-Th:IEICO-4F为前后子电池活性层材料时获得了 14.2%的能量转换效率,这在当时是溶液加工有机叠层器件的最高效率值之一。（3）相对于正向叠层器件,反向叠层器件具有更好的稳定性。以反向叠层器件为研究对象,探究了中间层的调控对叠层器件性能的影响。通过采用HTL Solar:SPS（聚苯乙烯磺酸钠）和AI 4083:NPA（正丙醇）作为中间层的空穴传输层进行反向叠层器件的制备,获得了中间层PEDOT:PSS性能与叠层器件性能之间的构效关系。为了避免图案化并获得性能优异的叠层器件,中间层PEDOT:PSS的电导率至少需要小于0.08 S cm-1,功函数应尽量接近于前电池给体材料的最高占有分子轨道能级,以避免造成电压损失。实验结果表明,反向叠层器件具有较好的稳定性。（4）真空蒸镀的金属顶电极不利于有机叠层太阳能电池的大规模卷对卷产业化生产,为了替代传统有机叠层器件中金属顶电极的使用,采用掺杂银纳米线的PEDOT:PSS（HYE）作为顶电极,并采用具有孔状结构的聚合物PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）作为反射层,提高太阳光的利用率。通过调节PMMA反射层的厚度,可以实现其从半透明到不透明之间的变化,随着其厚度的增加,对光的反射率逐渐增强,应用到单结器件中后,器件的性能也依次提升,效率由起始的6.1%提升至7.0%。500 μm的PMMA反射层与银反射层的效果相当,无需金属的蒸镀,降低了电池的工艺成本。另外,由于PMMA反射层对器件中的光场分布具有一定调节作用,相对于单结器件,对叠层器件性能的提升作用更加明显。