界面工程与形貌调控近年来都是非常重要的研究方向,无论是对于有机太阳电池还是有机-无机杂化钙钛矿太阳电池来讲,都是可以使器件效率最大化的一个有效途径。界面材料是电池器件中修饰活性层与电极之间的界面层材料;活性层和电极之间的界面接触会显著影响包括开路电压,短路电流,填充因子等这些器件的性能参数。界面材料通常可以采用正交溶剂方法来加工器件,并且可以通过恰当的分子设计来满足加工过程。近年来,设计开发新型的可溶液加工界面层材料成了领域内的热点研究方向。随着器件光电转换效率的不断提升,国内外专家学者越发觉得体异质结太阳电池中活性层形貌的调节是个非常重要的关键要素。除了不断更新改进给受体材料的化学结构,摸索给受体材料的添加比例,尝试不同加工溶剂,改变制备工艺等等这些可以调控活性层形貌的方式方法外,一个非常重要而且直观的方法就是活性层添加剂的使用。有机-无机杂化钙钛矿CH3NH3PbX3(X=Cl,Br,I)被认为是光电器件中应用很广潜力很大的一种重要材料,但钙钛矿结晶后形成的晶体结构中倾向于产生高密度的缺陷,这导致晶体中出现高度的无序性。对于钙钛矿晶体表面的陷阱态以及晶界暗示了这些陷阱就是电池器件中的非辐射电子空穴复合中心,从而导致电池的光电流滞后现象。在第二章中,考虑到以上这些问题,基于富电子基团可以有效地钝化钙钛矿表面的缺陷,我们将富电子功能基团和富勒烯结合,设计合成了一系列亲水的富勒烯衍生物材料。通过控制了富勒烯上面修饰的烷氧基侧链(OE)的数量,定量的分析随着烷基链中醚键数量的变化是如何调节分子的能级结构,电子迁移率,表面能,钙钛矿层与电子传输层以及电子传输层与金属阴极两相界面上偶极子强度的,深入探究了富电子基团钝化钙钛矿表面缺陷的物理机制。通过系统的测试分析以及研究探讨,我们更深入地理解了陷阱钝化效应的物理机制以及改善钙钛矿晶体缺陷的方法,并且摸索出一些设计类似功能材料的可循规律,为钙钛矿太阳电池电子传输层材料的设计提供了可靠的依据。第三章中,我们首次设计合成了SiFC8-C60和DPP-C60这两个D-A二分体式结构的增溶剂类型的有机体异质结太阳电池活性层添加剂材料,对它们的吸收,电化学等本质特征做了测试,并且进一步通过高斯程序序列做了密度泛函理论计算(DFT)来印证。之后,我们将其分别添加到小分子体系,聚合物体系以及小分子和聚合物的三元共混体系后,探究它们的添加对器件性能的影响。我们同时也考察了这些器件对温度和时间的稳定性。这份工作为我们更好地理解D-A二分体结构分子的化学本质特性提供了参考,为有机体异质结太阳电池活性层性形貌的调控提供了一些借鉴性的意义。第四章中,我们设计合成了修饰有末端烯键的可交联小分子材料,测定了他的基本特性,譬如本身的光学,热学,电学性能等性质。我们将其引入到有机小分子太阳电池体系的空穴传输层中,试图运用可交联空穴传输层来促进空穴的传输和提取,阻挡电子并且提高器件的稳定性。这份工作为我们将来设计交联分子时起到了参考的作用,为改进方案使设计的分子结构更容易达到交联的目的,并且在器件的应用方面达到预期的效果提供了依据。在第五章中,我们合成了两种醇溶性富勒烯衍生物界面材料,测定了它们的基本特性,譬如本身的溶解性能,光学,热学,电学性能等性质,并且将它们首次引入有机聚合物太阳电池的阴极界面层,通过正交溶剂方法来加工器件来探究它们对器件性能的影响。