石墨烯量子点(GQDs)是碳材料家族中的0D材料,具有高电导率、高透光性、光学稳定性、小的尺寸的特性且可调节性,已经在电子元器件和新能源器件中得到应用。聚合物太阳能电池(PSCs)由于具有柔性、可溶液加工、质量轻、成本低等优点而获得了广泛地关注,其性能得到快速提高。界面层材料的改进是PSCs性能提高的一个重要原因。GQDs作为PSCs的界面层材料,具有低成本、可溶液加工、可重复性和稳定性等特点,对于实现PSCs的实用化具有重要意义。然而,GQDs作为PSCs的阳极界面层(AIL),其修饰电极后的功函数较小,不利于与活性层形成欧姆接触,产生较大的能级势垒导致PSCs效率较低,限制了GQDs在PSCs中的进一步应用。因此,本文围绕提高GQDs修饰电极功函数开展了相关工作,其具体内容如下:1.采用电化学法合成了具有良好的水溶性和丰富氧官能团的GQDs。利用氧化还原反应,控制GQDs与(α,α,α,2,3,5,6-七氟邻甲苯基)肼化学反应的计量比,制备出四种不同氟含量的F-GQDs。系统研究了四种F-GQDs的组成结构、化学状态以及F-GQDs修饰电极的功函数与氟含量的关系。以F-GQDs作为AIL制备了PBDB-T:IT-M PSCs。研究结果表明,F-GQDs易分散于强极性溶剂中,可溶液加工,且氟含量越高的F-GQDs修饰的电极具更高的功函数。基于F-GQDs AIL的PSCs最高效率为9.4%,比基于GQDs的器件的效率提高了51.3%。效率的提升是因为F-GQDs修饰电极的功函数与活性层能级对齐,较小界面势垒有利于载流子的解离与收集。因此,F-GQDs是一种高效PSCs的AIL材料,调控F-GQDs的氟含量是一种有效调控电极功函数的方法。2.为了进一步提高PSCs的阳极功函数,将GQDs分别与4-氟苯肼、4-氯苯肼、4-溴苯肼和4-碘苯肼一步功能化反应制备了F-GQDs、Cl-GQDs、Br-GQDs和I-GQDs(统称X-GQDs)。UPS分析表明X-GQDs修饰电极的功函数会随卤素电负性的增强而提高。X-GQDs作为AIL,用于活性层为PM6:Y6的PSCs中,器件效率都可以达到11.0%以上。X-GQDs AIL的疏水性和热稳定性使PSCs在空气中的稳定性优于基于GQDs的器件。因此,X-GQDs是一类具有较高电极功函数的新型石墨烯量子点材料,可实现高稳定性、可溶液加工、高效率的PSCs的制备。