就目前能源问题日益突出的情况而言,化石燃料替代能源,如新型的、可再生能源技术——聚合物太阳能电池(Polymer solar cells,PSCs)以其独特的成本低、重量轻、柔性、可卷对卷大面积制备等优势引起了世界各国人们的关注。其中,非富勒烯聚合物太阳能电池是近几年本体异质结(bulk heterojunction,BHJ)聚合物太阳能电池研究的重点。与富勒烯受体相比,非富勒烯受体具有易于调节的光学电子性能、更好的溶解度、更高的吸收系数以及低成本易合成的特点。迄今为止,非富勒烯聚合物太阳能电池的单结最高能量转换效率已经超过15%,发展前景极其可观。本论文以非富勒烯聚合物太阳能电池为研究体系,从活性层形貌调控和器件界面工程两个角度开展工作,研究了活性层形貌以及反向器件中阴极修饰层对光伏器件能量转换效率的影响。具体的研究内容及结果如下:1.我们以PTZ1:IT-4F活性层体系为研究对象,制备了非富勒烯聚合物太阳能电池。聚合物给体PTZ1光学带隙为1.97 eV,在300-650 nm区域内有很强的吸收,这与吸收范围为550-850nm,光学带隙为1.67 eV的IT-4F受体光谱吸收上非常匹配。尝试在PTZ1:IT-4F的活性层溶液中加入0.5%NMP后,活性层的微观形貌得到了调控,器件的短路电流(Jsc)和填充因子(FF)有所提升,最终获得了 8.8%的能量转换效率。2.氧化锌(ZnO)虽然是一种高效的电子传输层,但其本身存在很多缺陷。本章细致研究了甘氨酸(Gly)修饰ZnO对器件性能的影响。以PM6:IT-4F非富勒烯体系为活性层,ZnO/Gly为电子传输层的聚合物太阳能电池具有优异的能量转换效率(14.0%),与相同条件下ZnO为电子传输层的器件(效率为12.9%)相比,ZnO/Gly器件的效率提高了约9%。这是由于Gly减少了 ZnO的表面缺陷,降低了 ZnO的表面功函,改变了 ZnO的表面能,最终使器件短路电流(Jsc)提高,填充因子(FF)显著提升,从而提高了能量转换效率。另外,该方法可成功应用于其他的非富勒烯和富勒烯聚合物太阳能电池中。这表明甘氨酸修饰氧化锌是一种简单、绿色、有效的界面修饰方法。