太阳电池是对太阳辐射的最好利用方法之一。聚合物太阳电池及钙钛矿太阳电池在能量转换效率上取得了快速的发展。聚合物太阳电池的发展得益于新的给∕受体材料的合成、界面层的修饰和溶剂及热退火处理的应用等。钙钛矿太阳电池高性能的实现得益于钙钛矿材料体系的优越特性:高光学吸收系数、高载流子迁移率及长载流子扩散距离和双极性电荷传输等。但是要实现聚合物和钙钛矿太阳电池的商业化应用,仍然面临许多亟待解决的科学问题,如聚合物太阳电池效率的提高及材料成本的降低;钙钛矿器件的电流电压回滞行为、可重复性和稳定性的改善。因此,本学位论文致力于解决当前这些科学问题,主要聚焦于作为聚合物太阳电池界面层无机氧化物的合成与修饰,非富勒烯作为界面层的优化,卤素可调控的钙钛矿薄膜形貌和晶体生长的优化,高载流子迁移率无机物的掺杂和聚合物对钙钛矿表面的处理来改善器件的能量转换效率,可重复性和稳定性,为实现高效和稳定的太阳电池提供理论基础和实验技术的可行性参考。主要内容如下:在第二章中,我们报道了通过使用共轭聚电解质修饰溶胶-凝胶加工的氧化锌（ZnO）来提高倒置聚合物太阳电池的效率。我们从共轭聚电解质薄膜的厚度和表面粗糙度等方面去优化器件的性能。我们的研究结果表明,通过共轭聚电解质薄膜对ZnO的修饰后,器件的效率获得了近22%的提高,这性能的改善源于优化后的ZnO减小的表面粗糙度及降低的相对功函数。在第三章中,我们报道了溶液加工的氧化钒（s-VOx）作为聚合物太阳电池的空穴提取层。氧化钒薄膜的制备是通过在氧化铟锡玻璃基底上旋涂偏钒氨酸的氨水溶液,然后于空气中210℃热退火5分钟。扫描开尔文探针测量表明其相对功函数为-5.3eV,可以与聚合物PTB7形成欧姆接触,实现更高的开路电压。太阳电池的测试结果表明,s-VOx空穴提取层制备的器件获得了与PEDOT:PSS空穴提取层制备的器件相当的能量转换效率,但是展现出更好的存储稳定性。在第四章中,我们研究了氯苯与吡啶共混溶剂溶解的PC₆₁BM(PC₆₁BM-Py)作为钙钛矿太阳电池的电子提取层。研究结果得出,相比PC₆₁BM薄膜,PC₆₁BM-Py薄膜拥有更高的载流子迁移率,更加光滑和致密的膜表面。另外,瞬态光电压和瞬态光电流测试表明PC₆₁BM-Py基器件表现出更长的电荷载流子寿命和短的载流子提取时间,表明其拥有更少的电荷载流子复合。因此优化后的钙钛矿太阳电池,获得了增量为21.6%的能量转换效率。在第五章中,我们对有机无机杂化卤素钙钛矿不同卤素成分进行了摩尔比的调控。通过调节卤素Br和I在CH₃NH₃Pb(I_1-xBr_x)₃的成分摩尔比,最终得出:当Br:I的摩尔比为0.15:0.85,对应的倒置平面异质结钙钛矿太阳电池的最高效率为18.74%,平均效率为17.96%。另外,该器件的电流电压回滞行为也得到了改善。器件性能的改善主要是源于该比例下的钙钛矿薄膜质量的提高。在第六章中,我们首次采用高电子迁移率的无机三元氧化物Zn₂SnO₄纳米粒子与CH₃NH₃Pb(I_0.85Br_0.15)₃进行混合作为钙钛矿太阳电池的光活性层,实验结果表明:CH₃NH₃Pb(I_0.85Br_0.15)₃:Zn₂SnO₄薄膜的载流子特别是电子迁移率得到了显著的提高,相应地增加了载流子扩散长度和平衡了空穴与电子的扩散长度比。再者,Zn₂SnO₄纳米粒子通过聚集在钙钛矿晶界处和填充缺陷促使无缺陷的钙钛矿薄膜形成。相比于没有Zn₂SnO₄纳米粒子掺杂的器件能级对齐,掺杂后的钙钛矿太阳电池由于Zn₂SnO₄纳米粒子的导带介于钙钛矿和受体PC₆₁BM的最低未被占有分子轨道之间而更加匹配,减少能量的损失;外加Zn₂SnO₄纳米粒子很深的的价带阻挡电子从CH₃NH₃Pb(I_0.85Br_0.15)₃薄膜传输到PC₆₁BM,最后我们实现了可重复性很好的高效平面异质结钙钛矿太阳电池,其最优能量转换效率达到21.07%。在第七章中,我们采用一种聚合物作为模板来诱导钙钛矿晶粒的异质成核和钙钛矿表面缺陷的钝化。通过深入的研究,发现该方法处理的钙钛矿薄膜粗糙度变小,晶粒尺寸变大和缺陷密度减少,而这些的取得都是源于钙钛矿中未配位的Pb（路易斯酸）和聚合物中的羰基C=O（路易斯碱）反应形成的路易斯加合物。经路易斯加合物钝化的CH₃NH₃Pb(I_0.85Br_0.15)₃薄膜组成的平面异质结钙钛矿太阳电池的能量转换效率由18.80%提升到21.05%,同时器件的存储稳定性和持续光照下性能的稳定性也得到了提升。