聚合物太阳能电池（PSCs）由于成本低、质量轻、可大面积卷对卷加工等优势受到研究者的广泛关注。近年来,人们通过优化器件结构、合成新型的给/受体材料、调控活性层的形貌、优化界面层等使单节PSCs的能量转换效率（PCE）超过了18%。但是,相比于商业的无机硅太阳能电池,仍存在效率较低等问题,制约着PSCs的商业化应用。众所周知,新型给/受体材料的合成需要漫长的实验周期,新型器件结构的研发往往需要复杂的工艺。因此,通过优化界面层来进一步提升聚合物太阳能电池的效率成为一种简便有效的方法。Ti3C2Tx,作为早期过渡金属碳/氮化物（MXene）的代表,具有超高电导率(4900 S cm-1)、载流子迁移率(1.0 cm~2 v-1 s-1)以及良好的机械强度,在电化学储能、膜分离、传感器以及催化等领域中具有广泛的应用。本论文中,我们首先通过温和法合成Ti3C2Tx,然后将其应用到聚合物太阳能电池的界面层中。通过改善界面层与有机活性层的接触特性,促进传输层与活性层之间电荷的传输和收集,从而提升器件的能量转换效率,主要研究内容如下:第一部分,我们采用温和法合成了Ti3C2Tx,并作为聚合物太阳能电池的空穴传输层（HTL）,制备了基于PBDB-T:ITIC活性层的器件。通过调节Ti3C2Tx传输层的厚度来优化器件性能。与无传输层的器件相比,Ti3C2Tx传输层的器件效率从4.21%提升到10.53%。超高电导率、载流子迁移率的Ti3C2Tx层的引入,极大改善了器件的空穴传输能力,有利于空穴从有机活性层向ITO电极的传输。水接触角测试表明Ti3C2Tx传输层的引入,增加了ITO电极的疏水性,改善了ITO电极与有机活性层间的接触,能够有效提升器件的短路电流密度(Jsc)和填充因子（FF）。通过连续测试空气中器件的效率发现,得益于Ti3C2Tx界面良好的疏水性,有效减缓了空气中的H2O对活性层的破坏。因此,基于Ti3C2Tx HTL的器件寿命明显增强。第二部分,将Ti3C2Tx用来改善普遍使用的阳极界面层聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）存在的结构不均匀和电导率低的问题。X射线光电子能谱（XPS）、拉曼光谱（Raman）以及电子顺磁共振波谱（EPR）等结果表明,将Ti3C2Tx引入PEDOT:PSS之后,二维纳米片表面丰富的功能基团（-O-、OH和-F）与绝缘的PSS分子链上的磺酸基团（-SO3H）通过形成静电相互作用,屏蔽了导电的PEDOT与PSS分子链之间的库伦吸引作用,并诱导PEDOT的构型由线圈状的苯式转变为线性/伸展的线圈结构的醌式。线性的PEDOT分子链之间比线圈结构具有更强的链间相互作用,有利于形成紧密堆积的大尺寸PEDOT导电纳米晶,增强了分子链间的电荷传输。此外,穿过绝缘PSS的Ti3C2Tx将不连续的导电纳米晶连接起来,构筑了额外的载流子传输通道。因此,相互连通的导电纳米网络使载流子从一个PEDOT纳米晶传输到另一个纳米晶,复合空穴传输层的电导率大大提升,因而能够有效降低传输电阻。相比于PEDOT:PSS HTL器件（9.72%）,PEDOT:PSS/Ti3C2Tx基器件的PCE达到11.02%,同时器件的稳定性也明显提升。第三部分,通过原位法制备了Zn O/Ti3C2Tx复合电子传输层,用来改善普遍使用的电子传输层氧化锌（Zn O）固有的表面缺陷态。研究发现,二维Ti3C2Tx纳米片不仅可以通过形成Zn-O-Ti键来钝化Zn O的表面缺陷,还可以在Zn O纳米晶粒之间构筑额外的电荷传输通道,有助于电子的传输与提取。同时,Zn O/Ti3C2Tx复合传输层比Zn O层更加疏水,有利于传输层与有机活性层间的接触,使活性层（PBDB-T:ITIC）的结晶性和吸光增加,增强了光捕获和激子的分离效率。最终,Zn O/Ti3C2Tx ETL器件的效率显著提升。第四部分,首次基于生物启发的聚多巴胺（PDA）改性Ti3C2Tx（PDA-Ti3C2Tx）作为多功能的添加剂着重改善Zn O的能级与受体不匹配的问题。实验结果表明,PDA-Ti3C2Tx表面丰富的酚羟基（-OH）通过与Zn O表面的Zn2+分享一个孤对电子而形成强烈的螯合相互作用。一方面,能够钝化Zn O表面的缺陷态,有利于电子的传输,降低复合;另一方面,螯合相互作用在电子受体(Zn2+)和电子供体（PDA）之间形成了指向PDA的界面偶极,使复合阴极界面层的功函数降低,增强电荷的收集。最终,IPSCs在Jsc、开路电压(Voc)和FF三个方面都得到了提升。第五部分,使用富含氨基（-NH2）的乙醇胺和氯化铑（Rh Cl3）处理二维Ti3C2Tx来调控纳米片的功函数,使其与有机活性层（PM6:Y6）的能级更加匹配。-NH2与Ti3C2Tx表面的-O-、OH和-F通过氢键相互作用吸附在纳米片表面,在纳米片与ITO之间形成静电偶极,使阴极界面层的功函数降低,促进了电荷的收集。Ti3C2Tx通过将Rh3+还原为Rh金属颗粒而沉积在Ti3C2Tx片的表面,从而有效提升Ti3C2Tx的功函数。然后将乙醇胺分子处理的Ti3C2Tx（D-Ti3C2Tx）和氯化铑处理的Ti3C2Tx（R-Ti3C2Tx）分别作为倒置器件的电子传输层和正置器件的空穴传输层来提升器件的效率。实验表明,通过合适的手段调控Ti3C2Tx的功函数能够进一步扩展Ti3C2Tx在PSCs中的应用。