随着化石能源的日益消耗，能源问题日益成为世界各国十分关注的重大战略问题。太阳能作为可持续发展的清洁能源，是未来人类理想的替代能源。而能将太阳能直接转换成电能的光伏技术更是成为近年来众多领域的热点。当前已实现商品化的太阳电池的材料主要基于无机半导体硅基材料（单晶硅、多晶硅和无定形硅等）。但是由于硅系太阳电池对源材料的品质要求苛刻，制备过程和工艺复杂，生产过程本身需要消耗大量能源，造成其价格比较高，其大范围的应用受到了限制。由于能够使用溶液加工的方式制备器件，有机/聚合物太阳电池可以使用滚筒印刷等方式大面积生产廉价的太阳电池，与无机半导体太阳电池形成非常强的互补，因而将具有巨大的商业开发价值和市场竞争力。虽然有机/聚合物太阳电池近年来得到快速发展，但由于其能量转换效率相对于硅基太阳电池还有较大差距，离大规模应用还有相当大的距离，亟待在材料、器件、原理及工艺上实现进一步的突破。为了提高聚合物太阳电池的器件性能，我们研究了界面调控对器件性能的影响。通过引进一种水/醇溶性聚合物（PFN）作为阴极界面调控层，实现了同时提高了器件开路电压（Voc），短路电流（Jsc）和填充因子（FF）的目标，使得聚合物太阳电池器件的能量转换效率得到大幅提高，首次将单结聚合物太阳电池的能量转换效率提高到了8%以上。本文采用表面开尔文探针显微镜、电吸收等方法研究了器件内建电势提高的原因，发现了界面偶极层存在的证据。为了研究这一类界面偶极层对聚合物太阳电池器件性能的影响，本文研究界面偶极层的电学特性，发现界面偶极矩和器件本身的内建电场的叠加效应是器件开路电压增加的重要原因；同时从器件载流子传输的微观动力学出发，采用空间电荷分析法和测量真实器件表观载流子迁移率的办法，证明了这一类界面层能够有效改善器件的载流子传输特性，提升器件载流子迁移率，抑制光生激子的分子间复合，从而提高器件的短路电流和填充因子。更为重要的一点是，通过对不同类型给体材料的器件性能的影响研究，本文提出水/醇溶类聚合物材料在提高聚合物太阳电池性能方面具有普适性的观点，引起了国内外同行的关注和跟进研究。通过结构创新，本文首次将这一类的界面材料应用于倒置结构的聚合物太阳电池，并且在此结构中获得了比传统正装结构的器件更好的性能和更高的效率，使得单结聚合物太阳电池的能量转换效率被提高到9%以上，为高效聚合物太阳电池的研究和发展提供了一个新的可能。我们的研究发现，采用水/醇溶聚合物偶极界面层作为ITO修饰层实现倒置器件的方法，既能够给器件提供良好的欧姆接触和电学结构，又能够通过薄膜干涉效应优化器件的光学结构，提高器件的短路电流，进而提高器件整体的性能。