低成本、可大面积加工的柔性聚合物体异质结太阳能电池目前受到国际普遍关注。电极与活性层之间的界面性质对提升聚合物薄膜太阳能电池的性能至关重要。引入合适的阴极界面层可以调控活性层与电极的界面接触，减小界面电荷转移势垒，从而提高光伏器件的性能;同时，阴极界面层可以有效的阻挡空气中的水和氧渗透进入活性层中，可提高光伏电池稳定性。常用的阴极界面层材料有LiF，CsCO3，PFN，PEO，ZnO和TiOx等，这些阴极界面层可降低电极的功函数，改善电子收集效率。理想的电极界面材料应具有既可有效提升聚合物太阳能电池的能量转换效率，又兼具可溶液加工的特点。要实现这个目标，目前常用的阴极界面层都无法满足要求。本论文以新型阴极界面材料的制备及其对光伏电池性能的影响为研究主题开展了系统的研究工作，开发出一系列复合型阴极界面材料，成功应用到聚合物光伏电池（尤其是倒置结构和叠层结构光伏电池）中有效提高了光伏电池的能量转换效率，并对相关工作机理进行了深入探讨。取得的主要研究进展包括:　　(1)针对TiOx作为阴极界面层时电导率低和ZnO纳米晶易聚集导致漏电流较大的问题，提出采用TiOx前驱体和ZnO纳米晶复合物作为阴极界面层，并制备出高效率倒置型聚合物太阳能电池。研究发现TiOx前驱体的加入可以有效抑制ZnO纳米晶的聚集，从而改善了阴极界面层的表面形貌，减小了光伏器件的漏电流;同时，TiOx中的过剩电子可以填充ZnO纳米晶的表面陷阱态，抑制了载流子的界面复合。采用ZnO-TiOx复合阴极界面层时，基于PCDTBT∶PC70BM体系的倒置型聚合物太阳能电池的能量转化效率达到6.53％，同采用单纯的ZnO或TiOx阴极界面层的倒置型光伏器件相比分别提高了52％和18％。　　(2)提出采用醇溶性共轭聚合物(PFEP): ZnO纳米晶复合材料作为聚合物太阳能电池的阴极界面层。研究发现:在光照条件下，PFEP可吸收太阳光子并通过光诱导电荷转移的方式将电子转移到ZnO纳米晶上，从而增加了ZnO纳米晶导带上的电子浓度，提高了阴极界面层的电导率。同时，PFEP还可以与金属电极形成界面偶极效应，从而改善了阴极界面层与电极的接触，减小了界面势垒。使用ZnO-PFEP复合阴极界面层时可有效降低光伏电池的串联电阻和抑制载流子的复合，基于PCDTBT∶PC70BM体系的聚合物太阳能电池的填充因子达到70.5％，能量转化效率高达7.19％。更为重要的是，由于光诱导电荷转移效应提高了ZnO-PFEP阴极界面层的电导率，即使ZnO-PFEP阴极界面层的厚度达到100纳米，光伏器件的填充因子依然高达66％。　　(3)利用MoO3氧化性强的特点，首次提出采用MoO3和金属Al复合的方法制备高透光率并且功函数可调的MoO3-Al复合阴极界面材料。研究发现:MoO3和金属Al之间存在显著的电子转移效应，通过调节MoO3-Al复合材料中Al的含量可实现复合材料有效功函数的连续可调，并且在Al的含量在55％以下时该复合材料依然保持高透光率。利用MoO3-Al复合材料功函数可变的特点，分别采用MoO3-Al(Al，55 wt％)和MoO3作为阴极界面层和阳极界面层制备出高效率倒置型聚合物太阳能电池。基于PCDTBT∶PC70BM体系的倒置型聚合物太阳能电池的开路电压达到0.88 V，短路电流达到10.88 mA/cm2，填充因子为70.7％，最终能量转化效率达到6.77％。　　(4)利用MoO3-Al复合材料有效功函数可调的特点，提出采用局部掺杂Al的MoO3层作为中间连接层制备叠层结构聚合物太阳能电池。MoO3层中被Al还原的部分可形成低功函数的阴极界面层，而没有掺杂Al的部分作为高功函数的阳极界面层。研究发现:掺杂Al不会导致中间连接层透光率的变化，同时由于形成了Mo-O-Al结构使得整个阴极界面层可有效阻挡有机溶剂侵蚀，可实现多层活性层的溶液加工。利用MoO3-Al/MoO3作为中间连接层、PCDTBT∶PC70BM作为活性层制备出高效率叠层结构聚合物太阳能电池，光伏电池的等效外量子效率高达80％，器件能量转化效率达到6.88％。进一步采用窄带隙的PDPP3T聚合物代替PCDTBT作为后子电池的电子给体材料，拓展了光伏器件对太阳光谱的吸收，叠层光伏电池的能量转化效率提高到7.31％。