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有机太阳能电池（OSCs）具有质量轻、易制备、成本低、污染少、可大面积制备和可柔性等优点,特别是在玻璃幕墙、车载能源领域具有不可替代的市场价值。目前,为了实现OSCs的商业化推广,首要任务就是提高OSCs的性能,即光电转换效率（PCE）。有机半导体材料较低的载流子迁移率是导致器件PCE不理想的关键因素。在低载流子迁移率的情况下,为了有效地取出载流子,人们通常使用较薄的活性层薄膜,这就导致了OSCs器件的入射光吸收率和载流子收集效率相互制约的问题,严重阻碍了OSCs的PCE的提升及其商业化。为了在一定活性层的条件下,尽可能地提升OSCs的光电转化效率,本文针对性地提出了新颖的增强入射光吸收率的光学调控策略和促进载流子收集的界面调控策略。主要研究内容包括:一、我们制备了准周期性的蛾眼结构,并使用软纳米压印方法将其转移至OSCs的电子传输层ZnO上和衬底上。相对于参比器件,基于准周期蛾眼结构ZnO的OSCs在PCE上获得了9.2%的提升。基于准周期蛾眼结构ZnO和准周期蛾眼结构减反层的器件的性能获得了进一步提升。其中,以PTB7-Th:PC71BM为活性层的器件的光电转化效率超过10%。我们通过分析器件的吸收光谱,结合FDTD仿真模拟,将准周期性蛾眼结构在OSCs中的光调控机理归纳为:减反射层的增透效果,小范围周期性结构引起的波导共振效果,活性层表面蛾眼结构引起的自增强吸收效果,金属/活性层界面蛾眼结构诱发的表面等离激元共振效果和图案化金属电极引起的背散射效果。二、我们使用两步法合成了直径为100 nm左右的单分散ZnO微球和平均直径为300 nm左右的多分散Zn O微球。通过Zn O微球和Zn O纳米晶共混旋涂的方式,将随机亚波长结构构筑在ITO表面和玻璃表面,作为减反射层和电子传输层使用。其中,制备的以PTB7-Th:PC71BM为活性层的器件的PCE获得了16%的提升。通过表征薄膜的透射光谱,结合理论分析,我们认为Zn O微球在OSCs中的调控机理为多分散的ZnO微球对入射光的散射效果;单分散的ZnO微球为金属电极提供了可复制的结构,引发了金属电极的局域表面等离激元共振和背散射现象。三、我们通过溶胶-凝胶法制备了Zn O和Al2O3的共混薄膜,并以其为电子传输层制备OSCs。利用两种材料不同的氧原子平均面密度,在ZnO表面引入了界面偶极层。同时,嵌在Zn O网络中Al2O3对ZnO起到了表面缺陷钝化效果,且使薄膜获得更高的折射率。这些改变有效地抑制了器件内单分子复合和双分子复合的几率,同时让光场在活性层中的分布更加集中。在此基础上,我们将准周期性蛾眼结构引入ZnO:Al2O3共混薄膜,并以其为电子传输层制备了以非富勒烯材料FTAZ:IDIC为活性层的OSCs,获得了超过90%的EQE以及13%的认证的PCE。