有机太阳能电池（Polymer Solar Cells,PSCs）具有成本低、重量轻、机械性能好和可打印等特点,在过去几年中引起了广泛关注。最近,单结PSCs的功率转换效率（Power Conversion Efficiency,PCE）已经提高到19%,适用于小面积的设备。为了提高PSCs的效率,设计新的活性层光伏材料、器件优化和界面工程已被证明是成功的策略。一个优秀的界面修饰层可以有效地控制活性层/电极界面,形成兼容的欧姆接触,这可以缓解界面能量障碍,促进空穴和电子转移到相应的电极上。此外,界面修饰层也会影响活性层的垂直相分离,这对电荷选择性注入非常关键。因此,界面修饰对器件的性能参数有显著的影响,如开路电压(opencircuit voltage,VOC),短路电流密度（short-circuit current density,Jsc）,以及填充因子（fill factor,FF）。然而,在开发界面修饰层时也存在着诸多问题,如:使用无机材料时其固有的缺点（与有机光敏层不相容、表面吸氧、对潮湿和紫外线照射的敏感性）;有机溶剂对环境的危害等。针对以上问题本文开展了以下工作:（1）由N,N-二（2-乙基己基）-6,6′-二溴异靛蓝（ID-EHBr2）和3,3’-（2,7-双（4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼烷-2-基）-9H-芴-9,9-二醇）双（N,N-二甲基丙胺）合成一种新型材料PFN-ID。由于ID单元具有缺电子的特性,是构建D-A分子和n型半导体的理想选择,这表明ID是开发阴极界面层（Cathode Interfacial Layers,CILs）材料的一个优秀的核心部分。其中PFN-ID的n型骨架提高了电子转移性能,从而优化了器件性能。与没有界面层的器件相比,以PFN-ID为CILs的PSCs有明显改善,特别是PSCs的最佳功率转换效率（PCE）达到9.24%,是没有CILs器件的1.62倍。I-V曲线显示,与PFN相比,n型骨架的引入导致PFN-ID的电导率明显增大。紫外光电子能谱（ultraviolet photoelectron spectroscopy,UPS）和Mott Schottky曲线进一步证实,PFN-ID可以降低Al电极的功函数（work function,WF）,增加其内置电位,并产生更高的Voc。使用PFN-ID作为阴极夹层的传统PSCs实现了较高的光伏性能,我们的研究成果可以为PSCs的发展提供一个新的策略。（2）设计并合成了一种名为PDBND-FN的具有自掺杂效应的新型聚合物。以PDBND-FN作为CILs,实现了基于PTB7-Th:PC71BM器件的PCE为9.14%。不同光照强度下的J-V曲线计算表明,含有PDBND-FN的PSCs可以有效地抑制双分子重组,从而获得较高的FF。内置电动势从0.59 V（w/o CILs）提高到0.68 V（以PDBND-FN为CILs）,从而提高了VOC。对活性层/CILs表面的水接触角（water contact angle,WCA）测试结果表明表面极性得到改善;这应归因于PDBND-FN较大的界面偶极子。因此,PDBND-FN可以降低Al电极的功函数,并提高其内在电势,并被紫外光电子光谱和Mott-Schottky曲线进一步证实。最重要的是,这些结果表明使用自掺杂的PDBND-FN作为CILs来提高PCE的主要原因是大界面偶极子（对应于高内置电位）,以及良好的欧姆接触和高的电子迁移率。说明自掺杂的高迁移率的水/醇聚合物是一种有前途的高性能阴极界面修饰材料。（3）将一种醇溶性小分子C7H11NO6作为CILs引入PSCs中。我们测试了以C7H11NO6为CILs的PSC在不同浓度和旋转速度下的J-V曲线。在相同的实验条件下,含有C7H11NO6的PSC的最佳PCE达到8.86%,与无CILs的PSCs（5.68%）相比提高了156%。对活性层表面的C7H11NO6的AFM和WCA进行了表征和研究,结果表明,插入CILs后,活性层表现出更平滑的界面形态和更好的亲水性,这有利于增加活性层和阴极之间的物理接触以及电子提取和传输。根据对PSCs激子解离率、电子迁移率、暗电流和阻抗谱（impedance spectroscopy,IS）的研究结果,我们发现C7H11NO6可以降低界面势垒,增强电荷提取和收集,抑制激子重组,从而降低器件漏电流。结果表明,引入C7H11NO6作为CILs为制备高性能PSCs提供了一种有效的方法。