聚合物太阳能电池具有成本低、可溶液加工、可制备成柔性和半透明器件制备等优点,近些年受到广泛的关注。聚合物太阳能电池的能量转化效率目前己突破15%,可以满足商业化使用的要求,但是为了更好的实现其商业化价值,进一步提高器件的能量转化效率和稳定性仍然是目前研究的重点。针对于上述两个问题,我们采用界面修饰的方法,选择性能更加优异的界面传输材料,以期制备器件效率更高、稳定性更好的聚合物太阳能电池。本文采用二元嵌段共聚物PF-b-PDMAEMA作为界面层材料优化阴极界面处的电荷传输,提高活性层的稳定性的同时,进而提高器件的性能。本论文工作主要从以下两个方面进行开展:1、将二元嵌段聚合物PF15-b-PDMAEMA75作为阴极修饰材料引入聚合物太阳能电池中。结果显示,由于嵌段共聚物的引入,基于PTB7-Th:PC71BM体系的器件能量转化效率得到明显的提高,最高可达8.80%。与没有修饰层的器件相比,器件的能量转化效率和稳定性都有显著的提高,归结其原因主要有以下两个方面:(a)嵌段共聚物的引入,可以有效地降低铝阴极的功函,降低了界面处电荷传输的能级势垒,并提高了器件内部的内建电场;(b)嵌段共聚物的引入也有效地阻止了活性层和电极之间的化学反应,使器件具有更加优异的稳定性能。2、对二元嵌段共聚物结构进行优化,研究了侧链氨基数目对聚合物太阳能器件性能的影响。根据聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)的链段长度分别将三种二元嵌段共聚物命名为PF15-b-PDMAEMA60,PF15-b-PDMAEMA150,PF15-b-PDMAEMA975。同时为了研究聚芴嵌段的影响,我们还合成了均聚物PDMAEMA,并将上述四种聚合物材料分别作为阴极修饰材料用于聚合物太阳能电池中。结果表明,四种材料都可以有效地提高聚合物太阳能电池的能量转化效率和器件稳定性。其主要原因是由于氨基基团可以在活性层表面形成界面偶极矩,从PF15-bb-PDMAEMA60,PF15-b-PDMAEMA150,PF15-b-PDMAEMA975 到 PDMAEMA,随着侧链中极性氨基数目的增加,形成的偶极矩逐渐增大,A1电极的表面功函下降得更加明显,可以更加有效地促进器件中载流子的分离和传输。但是当均聚物PDMAEMA作为阴极修饰材料时,活性层形貌发生了显著改变,制约了活性层中载流子的传输,降低了器件性能。因此基于PF15-b-PDMAEMA975为阴极修饰材料的器件其能量转化效率最高,达到9.51%。以上研究表明,均聚物PDMAEMA以及二元嵌段共聚物均为性能优异的阴极修饰材料。特别是PDMAEMA与聚芴的嵌段共聚物,无论嵌段柔性链长度为多少,都可以有效地提高器件的能量转化效率和稳定性。这一优势可以有效避免嵌段聚合物嵌段链长度以及合成批次之间的差异对器件性能带来的影响。