由于具有工艺简单、柔性、便携、成本低等优点,近年来,有机太阳能电池作为无机太阳能电池的替代品已经引起了科学家们广泛的研究。合适的界面层可以与其它功能层形成良好的欧姆接触,有效地提高接触性以及电荷在界面层的传输速率。PEDOT:PSS是一种广泛应用的阳极修饰层材料,但其本身较强的酸性会腐蚀ITO电极,进而破坏器件性能,同时,PEDOT:PSS具有吸湿性,会吸收环境中的水分,从而导致聚合物太阳能电池性能的急速衰减。因此,聚合物太阳能电池器件的性能和稳定性需要引入性能更好的界面材料进行改善。本文探查了氧化钒(V2O5)作为阳极传输层的聚合物太阳能电池的性能。通过在ITO导电玻璃上旋涂三异丙醇氧钒前驱体,经过简单的O2等离子体处理,制备高透过率,导电性好及界面接触性好的氧化钒空穴传输层,以P3HT:PC61BM和PBDTTT-C:PC71BM分别为活性层,在AM 1.5G,100 mW/cm2模拟光源下,器件效率分别为4.47%和7.54%,作为对比的PEDOT:PSS和退火处理氧化钒器件,以PBDTTT-C:PC71BM为活性层器件的效率分别为6.52%和6.27%。相比之下,等离子体处理的氧化钒器件的效率分别提高了15.6%和20.2%。这是因为氧化钒本身优异的导电性能,加之氧等离子体的处理使氧化钒功函数增大,大量的表面悬挂键增加了氧化钒的接触性,提高了器件的填充因子和短路电流,进而使器件的效率显著提高。结果表明氧等离子体处理的氧化钒可以作为高效聚合物太阳能电池空穴传输层材料,在低成本有机光电领域有较大的应用价值。石墨烯是一种理想的二维纳米材料,具有独特的物理和化学性质,如比表面积高、热导性高、机械强度高、力学性能好、电子迁移率高等,可以制备出多种柔性电子器件和功能复合材料,在能源、材料、电子信息和生物医药等领域都具有重大的应用前景。本文将制备的低成本、简单工艺的功能化石墨烯应用于有机太阳能电池的阳极传输层,该功能化石墨烯具有好的分散性能,适用于旋涂工艺。功能化石墨烯器件的转化效率分别为4.13%、4.49%和7.11%(活性层分别为P3HT:PC61BM,P3HT:PC71BM和PBDTTT-C:P71BM),优于同等条件下PEDOT:PSS器件效率3.67%、4.17%和6.46%。同时,功能化石墨烯器件的稳定性得到了显著提高,放置10天后器件效率仍维持在原值的85%。该结果表明工艺简单的功能化石墨烯要比PEDOT:PSS在有机太阳能电池阳极缓冲层材料上具有更大的潜力。同时,我们研究了反型有机太阳能电池电子传输层材料:氧化锌(ZnO)及掺铝氧化锌(AZO)。以PBDTTT-C:PC71BM为活性层,AZO为电子传输层的电池器件具有优异的转化效率(7.36%),与相同条件下氧化锌为电子传输层的器件(效率为6.85%)相比,掺铝氧化锌器件的效率提高了7.45%。这是由于铝掺杂提高了氧化锌的电导率,使器件短路电流提高,从而提高了其性能。另外,与ZnO相比,AZO器件具有更高的稳定性。经过120天的测试,掺铝氧化锌的效率维持在原效率的85%,而氧化锌的效率衰减后仅为39%。这表明低温溶液法制备的掺铝氧化锌是一种经济有效的有机太阳能电池电子传输层材料。近几年,钙钛矿太阳能电池作为一种新型的太阳能电池引起了人们的广泛关注,本文我们利用高迁移率的聚合物材料DPP(P)作为空穴传输层材料制备无致密层的平面结构钙钛矿太阳能电池器件,并研究其性能。利用该聚合物作为空穴传输层(P-HTL)的钙钛矿太阳能电池(结构为ITO/CH3NH3PbI3/HTL/MoO3/Ag)的效率由P3HT-HTL的6.62%,提高到10.80%。效率的提高得益于高的迁移率、更匹配的能级以及低的界面电荷复合,使器件的短路电流、开路电压、填充因子大大提高,进而得到更优的光电转化效率。本论文的研究将有利于低成本,低温可溶液加工工艺的有机太阳能电池早日实现工业化生产及商业应用。