有机太阳能电池（OSCs）由于具有成本低、灵活性强、制造方便、适合大规模生产等优点而吸引了广泛的研究和开发。过去的几年来,在改善OSCs性能方面取得了巨大的进步,在小面积器件中,单结二元器件的最高光电转换效率（PCE）已经达到15.7%,叠层器件的最高光电转换效率超过了17%。为了进一步提高器件性能,研究者们不断地设计新的活性层材料、优化器件工艺以及寻找稳定的器件结构。此外,有机太阳能电池通常由多个层组成,其中每层相交界面处的良好连接对实现器件的高效率至关重要。由于界面材料具有良好的欧姆接触、活性层与电极匹配的能级以及提高对电子或空穴的选择性等优点,界面工程也是实现器件良好性能的有效策略。在各种界面材料中,有机界面材料由于可低温溶液加工的优点而受到了广泛的研究,通过引入有机界面材料以及采用可印刷的Ag电极实现了完全溶液制备的有机太阳能电池。此外,有机界面材料的结构多样性使我们能够对其光电特性进行调控,例如带隙、能级和载流子迁移率,这对提高器件性能是至关重要的。与聚合物界面材料相比,小分子界面材料由于其简单的合成和纯化步骤、明确的结构以及完美的批次重复性而表现出固有的优势。本论文的主要工作由以下三部分组成,第一部分是胺基和溴化铵修饰苝酰亚胺衍生物的合成及其对有机太阳能电池界面修饰性能的影响（第二章）,第二部分是氧化胺修饰苝酰亚胺衍生物的合成及其对有机太阳能电池界面修饰性能的影响（第三章）,第三部分是核取代水/醇溶性萘酰亚胺衍生物的合成及其对有机太阳能电池界面修饰性能的影响（第四章）。第一章:首先介绍了有机太阳能电池的发展历程,器件结构和基本工作原理,随后总结了近年来阴极界面修饰材料的发展,接着介绍了苝酰亚胺衍生物和萘酰亚胺衍生物及其特性,最后基于苝酰亚胺和萘酰亚胺类界面材料提出了本论文的设计思路和主要研究内容。第二章:将尺寸逐渐增大的苯（Ph）、联苯（BPh）、间三联苯（DPP）和四苯乙烯（TPE）基团引入到苝酰亚胺的bay位,得到了具有不同的分子构型和排列方式的PDI-N～P4P-N五个化合物,随后与过量的溴乙烷反应得到溴化铵修饰的PDI-NBr～P4P-NBr。将这十个化合物作为阴极界面修饰材料应用于非富勒烯有机太阳能电池中,系统地研究了PDI分子结构调整对其堆积状态以及器件性能的影响。第三章:在第二章的基础上,通过改变PDI-NBr～P4P-NBr的离子对,得到氧化胺修饰的PDI-NO～P4P-NO五个化合物。将这五个化合物作为阴极界面修饰材料应用于非富勒烯有机太阳能电池中,相对于没有界面层的器件,PDI-NO系列修饰的器件效率均有所提高。其中,基于P1P-NO的器件性能最佳:Voc为0.940 V、Jsc为17.47 m A cm-2和FF为70.35%,相比没有界面材料器件的光电转换效率（PCE）提升了49%（7.78%:11.56%）。通过增加界面层的厚度,发现P1P-NO表现出对膜厚的不敏感性。当界面层的膜厚逐渐增加,器件效率并没有表现出极速的下降。更重要的是,与PDI-NO器件相比,P1P-NO器件的稳定性也大大提升。第四章:通过在萘酰亚胺核的两侧引入不同的极性的侧链,设计合成了NDI-N、NDI-NBr和NDI-NO三个水/醇溶性萘酰亚胺衍生物。希望这种方式不仅能够得到水/醇溶性的界面材料,还可以调节NDI分子的能级,这三个水/醇溶性萘酰亚胺衍生物作为阴极界面修饰材料被应用于富勒烯和非富勒烯有机太阳能电池中。在富勒烯体系中,三个分子表现出了相似的界面修饰性能,PCE均超过了9%,其中,NDI-NBr修饰的器件展示了最优的器件效果,相比无界面层器件的PCE提升了49%（6.32%:9.41%）。但是,它们在非富勒烯体系中表现出很大的差异性,其中,NDI-N修饰的器件展示了最优的器件性能,PCE达到10.27%。