太阳能电池作为新能源的一个非常重要的组成部分，近年来在世界各国的能源供给中占据越来越多的市场份额。作为新一代太阳能电池的有机太阳能电池具备柔性、可溶液加工、制备工艺简单等十分独特的优势，而受到了广泛的关注，得到了爆发式的发展。其光电转换效率连年提升。但相较于已经市场化的其他类型太阳能电池，有机太阳能电池仍然处于实验室研究阶段。从实验室到规模化制备，有机太阳能电池仍有许多制约其实际应用的瓶颈。本论文针对有机太阳能电池的实际应用，主要从器件结构设计、活性层薄膜形貌调控、活性层材料筛选以及大面积电池制备研究等方面开展工作。具体工作如下:　　1，设计了新型的顶进光器件结构，一是避开了昂贵的ITO(indium tin oxide，氧化铟锡)覆盖的玻璃或PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)基底材料，新型器件结构大大增加了基底材料的选择范围。二是可以避免传统ITO导电基底因随面积增长而增加的串联电阻，提供了制备高效率大面积电池的一个可选择项。三是采用新型器件结构的电池表现出了相当明显的寿命改善，新器件中不使用类似PEDOT∶PSS或是Ca、Mg类的活泼金属电极，可以大大提高电池在空气中的寿命。初步的实验结果表明，顶进光器件的器件性能只比原型器件略差，而在空气中顶进光器件的性能在一个月内基本上维持不变。　　2，设计了全新的外加剪切作用力的设备，并将之应用到活性层薄膜的沉积过程。剪切效应可以使得共混溶液薄膜沉积之前形成一定程度上的取向，进而可以改善活性层薄膜的微观结构，提高电池性能。采用剪切作用对共混溶液进行处理可以避免共混溶液加入添加剂以及溶剂和热退火等手段，简化了器件的制备流程。剪切效应与被剪切分子的主链刚性、被剪切分子的分子量、剪切的时间、速度以及温度有关，PTB7-Th∶PC71BM体系中，剪切效应可以把器件效率从7.61％提升至8.67％。　　3，在活性层薄膜沉积过程中施加高强电场，可以使活性层薄膜中的分子在电场的作用下发生微观调整，改善了共混薄膜中分子的聚集状态，PBDB-T∶ITIC体系中，高强电场效应可以把器件的光电转换效率从5.42％提升至6.85％。　　4，采用氟化、氯化的给/受体材料(PBDB-T-2F、PBDB-T-2Cl、IT-4F和IT-4Cl)，系统地研究了两者在高效率有机光伏材料设计中的应用。研究发现，氯化的材料可以表现出与氟化材料相当的光伏性能，器件的光电转换效率均在13～14％范围内。另外，从合成角度而言，氯化在材料制备上具备相当大的成本优势。　　5，研究了大面积基片上采用刮刀涂布法沉积薄膜时，薄膜厚度的分布状况、基片上各部分器件的均匀性分布，并对比了单个子电池、两个以及五个子电池串联的大面积有机太阳能电池性能，发现无论是四个并列的小电池、单条的子电池还是两条串联、五条串联的电池性能并没有太大的区别，证实了目前高效率太阳能电池的限制条件之一是ITO透明导电电极带来的串联电阻的大幅度增加。