有机非富勒烯分子受体，又称稠环电子受体，由于其优良的光电转换性质，现已成为备受关注的有机光电子材料之一。基于该类材料所发展的有机体异质结太阳能电池，其能量转换效率已逼近20%。而制备高效稳定的有机体异质结太阳能电池离不开对材料物性和光伏过程的深入探索。在众多研究体系中，非富勒烯光伏自旋动力学的发展尚处于起步阶段，其内在的光物理机理尚未明确。而光激发磁光电流技术能通过监测有机体异质结中极化子对的解离，在器件工作状态下，原位表征光伏自旋动力学过程。本文结合实验和理论研究，科学地阐述目前主流的有机磁光电流理论基础及函数模型，如低磁场下的超精细耦合效应和自旋-轨道耦合效应，高磁场下的Δg机制；探讨不同有机体异质结在不同表征条件下如偏压、温度、光强的信号差异；最后，讨论了超快光谱技术在有机体异质结体系中的应用。

近红外光探测能力强的光电探测器更有利于检测人体心率，而且探测范围覆盖红光与近红外光的宽带响应光电探测器能用于检测血氧饱和度，因此提升宽带响应光电探测器的红光与近红外光探测能力具有重要意义。然而，经典的二元体异质结宽带响应倍增型有机光电探测器通常由于活性层中给体/受体比例差异较大，导致器件对红光与近红外光的响应能力较弱甚至没有响应。本文通过用少量给体材料PCE10替代活性层P3HT∶IEICO?4F（100∶1）中部分P3HT的方法，制备了结构为ITO/PEDOT∶PSS/P3HT∶PCE10∶IEICO?4F（90∶10∶1）/Al的体异质结三元倍增型有机光电探测器。-20 V偏压下，三元器件获得紫外到近红外（330~810 nm）响应较均匀的EQE光谱，并且器件在660 nm和810 nm处的EQEs（134000%和147000%）是相同条件下二元器件的78倍和106倍，相应的探测灵敏度（5.4×10¹³ Jones和7.27×10¹³ Jones）分别提升了26倍和36倍。三元器件的红光和近红外光探测能力得到显著提升，为制备用于人体心率与血氧饱和度检测的高性能光电探测器提供了策略。

为实现有机光电探测器对三基色（红、绿、蓝）的全响应以及器件性能的改善，研究了在P3HT∶PCBM活性层中，掺入非富勒烯受体ITIC实现光谱拓宽以及通过改善迁移率的平衡性和活性层表面形态，进而改善探测器性能的方法，着重研究了ITIC受体含量对探测器光电学性能的影响。在此基础上，获得了一个覆盖400~800 nm波长范围的三基色探测器，并且在低偏压-1.5 V下三基色（波长为630、530和460 nm）的外量子效率EQE和比探测率D^*分别达到了56%、68%、52%和1.17×10¹² Jones、1.4×10¹² Jones、1.2×10¹² Jones。结果表明：在P3HT：PC₆₁BM中混入适量的ITIC，不仅可将光谱拓宽到400~800 nm，改善器件的光学特性，而且还可以提高激子解离率和载流子收集率，降低混合薄膜中的双分子复合，使器件电学特性得到了明显改善。本文研究为研发宽光谱高探测率三基色有机光电探测器提供了一种新思路。