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有机材料迁移率的提高、薄膜器件界面的优化以及器件结构的设计是提高有机太阳能电池转换效率的重要途径。本论文着重从这三个角度对有机太阳能电池展开了研究工作。有机/无机杂化钙钛矿结构材料把有机和无机分子有序地复合在一起,既具有无机半导体的高迁移率又具有有机半导体的高光电活性以及易加工性等优点,有许多独特的光学、电学和磁学性能。因此钙钛矿材料在各个领域特别是在发光二极管和薄膜场效应晶体管上的研究和应用较多,但是将有序钙钛矿材料应用于太阳能电池的研究还未见报道。我们研究制备了三种具有代表性的有序的有机/无机杂化钙钛矿结构材料：(NH3C6H40C6H4NH3)PbI4、(C14H13N2O2)2PbCl4和(3-BrC3H6NH3)2CuBr4,并对其各自的结构、紫外-可见光吸收性能、结晶性、稳定性和传输性能等进行了表征,结果表明杂化钙钛矿结构材料有很好的光电性能,展示了其在光电领域广阔的应用前景。其中(NH3C6H4OC6H4NH3)PbI4以电子传输为主,具有较高的电子迁移率(0.065 cm2·V-1·s-1); (C14H13N2O2)2PbCl4在紫外光波段同时具有较好的光电响应和光声特性；(3-BrC3H6NH3)2CuBr4为p型半导体,在紫外-可见光范围内有很宽的吸收性能,又是排列规整的二维有序结构,有较高的迁移率。在光电薄膜器件中,界面接触和能级匹配等问题在很大程度上影响着器件的性能,为了探讨材料在器件中的聚集态结构及其相互作用,给器件性能优化提供理论基础,我们设计了CuPc/Au/C60异质结结构原型器件,综合运用UPS、XPS等多种表征手段,探讨了Au纳米粒子与CuPc薄膜的有机/金属接触界面以及Au在器件中的聚集态结构和作用,并对器件中各种材料的表面与界面的形成过程和性质进行了表征,得到了CuPc/Au/C60异质结的能级结构。我们还设计了未掺Au的CuPc/C60异质结结构作为对比。结果表明,在CuPc/Au/C60的界面形成过程中,Au与CuPc和C60之间产生了相互作用,生成的是不连续的Au纳米团簇。Au的极化作用使其与有机物之间形成了偶极层,同时XPS谱显示了能带弯曲的存在,所以CuPc/Au/C6o界面形成过程中二次边所反映出来的功函变化是由于能带弯曲和界面偶极共同作用的结果。此外,我们还研究了有机／有机界面接触的CuPc/氟代苝酰亚胺(DFPP)异质结,得到了材料界面处的能级结构,发现在该异质结中发生了较强的电荷转移。我们制备了新型n型材料三-(5-氟-8-羟基喹啉)铝(5FAlq3),该材料与金属电极的界面研究未见报道。用UPS和XPS对在Ag上蒸镀5FAlq3和在5FAlq3上蒸镀Ag的渐变过程分别进行了表征,得到了两者的能级结构。发现在Ag上沉积5FAlq3时,芯能级的位移不是由于发生了能带弯曲,而是Ag的极化作用使得5FAlq3与银之间形成了界面偶极,实验结果用界面偶极模型可以得到很好的解释。最后,我们将合成得到的有序p型的(3-BrC3H6NH3)2CuBr4引入有机太阳能电池中,该材料在紫外-可见光谱范围内有较宽的吸收,与C60的吸收具有较好的互补性。从而有可能利用低成本、易加工且具有较高迁移率的有序杂化钙钛矿结构材料的优点,制备低成本的光伏器件。结合旋转涂覆和真空蒸镀两种方法,我们制备了ITO/PEDOT:PSS/BPA-CuBr4/C60/Al结构的太阳能电池原型器件,对其光伏性能进行了分析,并对影响器件性能的薄膜退火温度和表面形貌进行了探讨。结果表明在低温退火条件下,钙钛矿材料中有机组分有序排列,使器件有最佳的性能,其开路电压Voc,短路电流密度Jsc,填充因子FF和转换效率η分别为0.38 V,0.21 mA·cm-2,0.25和0.021%,与未退火处理的器件相比,能量转换效率提高了23倍。为了探讨表面等离子激元共振吸收特性对光伏器件性能的影响,我们设计了ITO/PEDOT:PSS/CuPc/Au/CuPc/C60/Al结构太阳能电池器件。通过调节1 nm厚的Au在CuPc薄膜中的位置,发现当Au纳米粒子在CuPc薄膜中距离异质结界面10 nm的位置时,由于Au纳米粒子的表面等离子激元共振有效地改变了激子在酞菁铜层的分布,并增加了激子密度,产生的激子能有效的扩散至CuPc/C60异质结界面而分离,此时光伏器件有最佳的性能,比未蒸镀Au纳米粒子的器件性能提高了2.85倍。