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聚合物太阳能电池作为一种潜在的可再生能源，以其低成本、质轻、可用溶液法加工、适合于柔性基底及大面积化制备的优点，引起了人们越来越多的关注和研究。在体异质结聚合物太阳能电池中，光生电荷及电荷传输过程均发生在光敏层，因此器件性能与光敏层材料、结构、形貌密切相关。在众多聚合物给体材料中，D-A型共轭聚合物由于具有吸收光谱、能级结构及空穴迁移率可调控的特点，目前广泛应用于高效聚合物太阳能电池。本论文以D-A型共轭聚合物PSBTBT为研究基础，采用可控溶剂气氛处理调控了光敏层薄膜形貌，提升了器件效率;利用受体能级的变化调控了开路电压;通过调控聚合物的取代基实现了器件效率的进一步提升。论文的主要工作结论如下: 首先，研究了可控溶剂气氛处理对PSBTBT/PC71BM薄膜形貌及电池性能的影响。不同溶剂的可控溶剂气氛处理对光敏层薄膜的影响方式不同:THF溶剂气氛通过调控光敏层薄膜中的PC71BM聚集，实现了薄膜相分离尺寸的适当增加，使得器件效率由初始的4.07％提升至4.95％;而CS2可控溶剂气氛处理通过增加PSBTBT在薄膜/阳极界面的浓度，有助于空穴的传输和收集，提升了薄膜的空穴迁移率，实现了5.44％的器件效率，同时拓宽了可控溶剂气氛处理的适用范围。 其次，选用已成功应用于P3HT电池并拥有较高LUMO能级的ICBA为受体材料，研究了ICBA对PSBTBT电池开路电压的影响，并通过可控溶剂气氛处理、溶剂、给受体比例、热退火处理及添加剂对PSBTBT/ICBA电池性能进行优化。实验结果表明基于PSBTBT/ICBA电池的开路电压显著提升至0.83V，但是较低的短路电流密度和填充因子，严重限制了器件效率，导致优化后的效率仅为3.88％，这说明受体材料的选择对D-A型共轭聚合物的电池性能有较重要的影响。 最后，为了在保证高短路电流密度和填充因子的条件下提升开路电压，我们通过向PSBTBT分子链上引入具有吸电子能力的氟原子作为取代基，合成了一种新的部分氟化的D-A型共轭聚合物，PSBTBT-F。氟原子的引入使该聚合物不仅保持了宽的可见光吸收光谱，而且将HOMO能级从PSBTBT的-5.00eV明显降至-5.17eV，同时结晶度和空穴迁移率都得到了增加，使得PSBTBT-F/PC71BM电池实现了6.70％的器件效率。据我们所知，这是当时基于C-，Si-和Ge-桥连双噻吩富电子单元和苯并噻二唑衍生物缺电子单元的D-A型共轭聚合物太阳能电池的最高器件效率。较高的器件效率和较宽的可见光吸收光谱，使得PSBTBT-F可作为一种有发展前景的窄带隙D-A型共轭聚合物应用于高效聚合物太阳能电池。