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摘要：本文针对聚合物太阳能电池中常用界面修饰层的不足,通过选取更为合适的材料作为界面修饰层以及采用双层或者叠层结构的界面修饰层,来改善聚合物太阳能电池的性能。传统的聚合物太阳能电池使用LiF作为阴极界面修饰层。然而,LiF具有电绝缘性,其厚度往往小于2nm。如此薄的LiF不足以保护活性层在蒸镀金属电极时免受高温金属原子的破坏,也不能有效地阻挡氧气和水分子扩散进入活性层。因此,需要采用更厚的阴极修饰层来代替LiF。首先,我们将小分子太阳能电池中的阴极修饰层(Alq3、BCP和Bphen)应用于聚合物太阳能电池中。通过优化这三种小分子材料的厚度,我们发现Bphen作为阴极修饰层(最佳厚度为12nm)的器件呈现最优越的性能,主要归因于Bphen的高电子迁移率以及宽带隙。其次,考虑到LiF可以延缓氧分子扩散进入活性层,我们希望阴极修饰层中包含更多的LiF,同时还不影响修饰层的良好导电性。在引入C60之后,我们发现5nm厚的LiF允许被使用。采用C60/LiF (5nm)作为阴极修饰层的器件呈现最高为3.65%的PCE,预示着C60/LiF (5nm)薄膜具有高的电导率,来源于C60和LiF间所形成的共混形貌。然而,C60/LiF (8nm)作为修饰层的器件呈现非常低的PCE。为了继续增大LiF的厚度,我们采用交替蒸镀的方法制备了C60/LiF叠层。使用五个叠层C60/LiF ((C60/LiF)5)作为阴极修饰层的器件具有最高为3.58%的PCE,相应的FF高达70.2%,更为重要的是其高的效率几乎不受C60和LiF厚度比的影响,意味着整个阴极修饰层中可以包含很厚的LiF,这导致了(C60/LiF)5作为阴极修饰层的器件呈现非常优越的空气稳定性。PEDOT:PSS是聚合物太阳能电池中普遍使用的阳极界面修饰层。然而,PEDOT:PSS水性分散液呈现高酸性(PH～1),易于腐蚀ITO。于是,我们采用石墨烯氧化物(GO)作为阳极修饰层(或称为空穴传输层,HTL)来代替PEDOT:PSS。高温退火下,GO具有高的电导率,这要归因于GO的含氧官能团被更大程度地去除,从而导致π共轭结构得到更好的恢复。使用高温(230℃)还原的GO作为HTL的器件呈现最高为2.75%的PCE,这一效率与没有HTL的对比器件相比,提高了～26%。最后,我们将Ag纳米颗粒引入到聚合物太阳能电池中,期望在不增加活性层厚度的前提下,提高其光吸收。然而,我们发现Ag纳米颗粒不仅可以激发局域表面等离子体共振(LSPR),产生强烈的局域电磁场,而且还会诱导激子猝灭,导致器件并联电阻(Rsh)的降低。为了减小激子猝灭的几率,同时尽可能地发挥Ag纳米颗粒的LSPR效应,我们将Ag纳米立方体(Ag NCs)掺入PEDOT:PSS HTL中,并且控制PEDOT:Ag复合薄膜的厚度,使其近似等于Ag NCs的平均尺寸。使用PEDOT:Ag作为HTL的器件与纯PEDOT:PSS作为HTL的器件相比具有更高的Jsc和PCE,主要归功于Ag NCs激发LSPR所引起的活性层吸收增强。此外,我们将Ag纳米片(AgNPs)引入到P3HT:PCBM太阳能电池中,发现器件的Jsc并没有明显增加,这是由于P3HT:PCBM的吸收峰(～500nm)与AgNPs的共振峰(603nm)不匹配造成的。