在全球面临能源危机的今天,太阳能电池得到了极大地重视和发展,由于无机太阳能电池成本高,制备工艺复杂等缺点限制它的进一步发展,而聚合物太阳能电池（PSCs）因其具有低成本、易加工、质量轻、柔性等特点,受到了广泛的关注和研究。除了合成高性能的活性层材料和对其形貌调控之外,通过界面修饰来提高PSCs的性能也是行之有效的方法。在本文中,通过选用环境友好型水/醇溶性的三类小分子作PSCs的阴极界面修饰层,不但提高了PSCs的性能而且实现了其制备过程的绿色化。主要工作如下:首先,将天然存在的生物材料L-精氨酸（L-Arg）引入倒置PSCs中作阴极修饰的电子传输层（ETL）,实现同时提高开路电压(V_OC),短路电流(J_SC)和填充因子（FF）的目标,使得PSCs的能量转换效率（PCE）从1.90%增加到9.00%,器件性能得到较大的提升。采用紫外线光电子能谱仪和X射线光电子能谱等方法研究器件内建电势提高的原因,发现界面偶极层存在的证据,并得出L-Arg的加入能降低阴极电极的功函数。同时,结合接触角以及阻抗等手段解释器件性能提高的原因。此外,ZnO/L-Arg双ETL器件的制备,使PCE进一步提升到9.31%且稳定性明显增加。结果表明,天然生物材料L-Arg可用作PSCs的ETL,这为制备低成本、无毒、环保PSCs的ETL提供了新的途径。其次,将两种具有水溶性的Phen衍生物作基于PTB7-Th:PC₇₁BM正置PSCs阴极修饰的ETL。结果发现:采用Phen-1和Phen-2作ETL器件的PCE分别达到8.55%和9.38%,通过原子力显微镜、接触角、暗导、激子解离和阻抗等测试方法的分析,解释了器件性能提高的主要原因。这主要是由于具有磺酸根和共轭结构的Phen系列材料对活性层表面形貌具有优化作用,可降低器件的接触电阻,从而提高激子的传输和收集。最后,将具有水/醇溶性的六次甲基四胺(C₆H₁₂N₄)用作基于PTB7-Th:PC₇₁BM正置PSCs阴极修饰的ETL。对C₆H₁₂N₄的不同浓度和转速筛选时发现,C₆H₁₂N₄作ETL对器件的性能具有普遍提高的作用。特别是当C₆H₁₂N₄的浓度为3.0 mg/m L,转速为4000r时器件的PCE达到7.79%,通过原子力显微镜、接触角、暗导、激子解离和阻抗等测试方法的分析,研究PSCs性能提高的主要原因。C₆H₁₂N₄修饰活性层PTB7-Th:PC₇₁BM表现出更加光滑的界面形貌,这有助于降低电荷传输的阻碍,从而降低器件的接触电阻。