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随着石化能源的日益耗尽以及给环境带来的污染,能源危机已经成为了人类面临的最大问题。太阳能电池以半导体材料为媒介,能够实现光能与电能的直接转换,成为了近年来众多领域的研究热点。其中,有机聚合物太阳电池(Polymer solar cells, PSCs)以其独特的优势,如材料来源广泛,可通过分子设计化学合成我们所需要的具有特定性能的材料；质量轻,可与柔性衬底相兼容；电池制备工艺简单,无需复杂真空设备,通过旋转涂膜,喷墨打印以及丝网印刷等方法进行大面积廉价生产,具有巨大的市场竞争力以及商业化开发潜力。但是,PSCs的能量转换效率(Power conversion efficiency, PCE)与无机半导体电池还有较大差距,因此,当前对于PSCs的研究仍围绕着提高PCE开展。本论文针对目前PSCs存在的问题,围绕着提高其PCE开展研究工作,通过以下四个方面对PSCs进行优化,主要研究内容及成果如下：1.提出后附加退火方法,对室温空气条件下制备的P3HT:PCBM电池进行处理。研究发现,后附加退火方法能够提高P3HT的结晶度,同时有效控制PCBM的生长和扩散,使P3HT与PCBM之间形成良好的互穿网络,从而有利于电荷的传输与抽取,使活性层吸收峰增强并发生红移,短路电流得到提高,电池效率得到有效提升。2.采用溶胶凝胶方法制备ZnO薄膜,通过调节退火速率从而获得具有不同表面形貌和光学特性的ZnO薄膜,并将这些ZnO薄膜作为电子传输层制备了倒结构聚合物太阳电池(Inverted polymer solar cells, IPSCs)。结果表明,与快速退火速率相比,慢退火速率(3℃/min)制备得到的ZnO薄膜表面均匀且连续性好,在倒结构电池中与活性层之间接触紧密,同时还具备一定的散光能力可有效增加光吸收,从而提高电池效率。3.制备绒面铝掺杂ZnO (AZO)薄膜,并以其作为电子传输层制备具有陷光效应的倒结构聚合物太阳电池。从理论和实验两方面对绒面AZO薄膜的陷光机理进行了研究。结果表明绒面AZO薄膜可促进活性层在近紫外-蓝光波长范围内的光吸收,提升电池短路电流。与平面AZO薄膜电池相比,绒面AZO电池性能提高17.6%。4.引入水溶性聚合物聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为AZO电子传输层的表面修饰层,增强了AZO在300-750nm波长范围内的光学透过率,降低AZO功函数。实验证明PVP修饰层能够显著提高AZO与活性层之间接触质量,减少载流子符合,大幅提高电池填充因子,通过进一步优化空穴传输层W03,,倒结构P3HT:PCBM电池效率达到4.6%。