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聚合物太阳能电池（PSCs）具有质量轻、加工成本低、可溶液制备、柔性等优点,引起了研究者的广泛关注。近年来,随着高效给体和受体材料的开发以及新的器件结构和界面修饰策略的应用,基于体异质结的聚合物太阳能电池的研究取得了快速的发展。当前阶段聚合物太阳能电池仍有巨大的开发潜力,高的转化效率和长时间稳定性依然是目前研究的重点。基于此,本论文以低温路线合成的金属氧化物TiO2用作倒置聚合物太阳能电池（i-PSCs）的电子传输层,采用多种方法对TiO2本体或其与活性层界面进行了修饰,获得了较高效率的电池器件,对倒置电池中常常出现的“光浴”不稳定性的产生机制和消除方法进行了深入的研究,对界面电荷传输性能进行了讨论,并采用“模板法”原位形成交叉的活性层/电子传输层界面,使器件效率明显得到提高,期望为高效、稳定聚合物太阳能电池的设计制备提供理论基础以及实践经验。主要研究结论如下:（1）在80 oC的低温条件下,采用无水路线制备了高结晶度的锐钛矿型TiO2纳米粒子分散液（TiO2 NPs）;将这种TiO2 NPs分散液直接旋涂得到电子传输层薄膜（ETL）,制备了基于PTB7-Th和富勒烯衍生物(PC71BM)的倒置聚合物太阳能电池。通过在TiO2 NPs之间引入钛螯合物双乙酰丙酮氧化钛（TOPD）,提高TiO2纳米粒子间的致密性,将电池效率从8.73%提高到9.82%。利用紫外光（UV）和极性溶剂乙醇胺（EA）对TiO2:TOPD ETL进行表面修饰,成功消除了器件的“光浴”现象,并将器件效率进一步提高到10.55%。相比正置器件,基于这种倒置器件在空气环境中储存600 h,仍能保留95%的初始效率,器件稳定性得到明显提高。通过X射线光电子能谱（XPS）、电导率测试和交流阻抗谱（EIS）研究表明:表面处理使得电子传输层薄膜的电导率得到提高,同时EA表面修饰形成的界面偶极使得活性层/电极界面的传输电阻急剧减小,最终实现了器件效率的提高以及“光浴”现象的消失。（2）选用了两种截然不同的聚合物,包括绝缘、极性、室温下处于粘弹态的水溶性聚电解质PEI,以及导电、室温下处于玻璃态的PFN-OX,分别作为TiO2的表面或本体修饰材料,以PTB7-Th:PC71BM为活性层制备了倒置聚合物太阳能电池,对修饰材料的效果和电池性能展开了深入地研究。通过EIS、XPS以及扫描探针显微镜（SKPM）测试发现,对比PFN-OX的表面修饰,含有大量极性氨基基团的PEI界面修饰层使TiO2的功函数显著降低,界面电荷选择性显著提高,最终获得无“光浴”且器件效率达10%的高效i-PSC。室温下PEI柔性的特点,使得无论将其置于TiO2的本体中、上层还是下层都能够对TiO2的缺陷和界面电荷传输起到改善效果,实现无“光浴”现象的多样化器件结构。（3）采用n型半导体ITIC作为模板材料,将其与PFN-OX共混,通过活性层涂膜过程中模板材料被活性层溶解这一特点,原位地形成了一种相互交叉的活性层/电子传输层界面。相比传统平面型活性层/PFN-OX界面的器件,具有相互交叉界面的PTB7-Th:PC71BM倒置器件的效率从9.27%提升至10.42%。进一步地,采用绝缘高分子聚苯乙烯（PS）替代ITIC,也能获得9.94%的器件效率,显示了这种构筑方式的有效性。同时,为探究这种交叉界面对器件性能的影响,深入分析了电荷传输层的界面电学掺杂特性以及电荷转移过程,发现PFN-OX与ITIC以及PTB7-Th与ITIC之间的电荷转移是获得高效率的原因。（4）以共轭聚合物PffBT4T-2OD为电子给体制备了厚膜聚合物太阳能电池,研究了真空处理（VA）、热处理（TA）以及甲醇冲洗（MA）等后处理方式对薄膜中组分的分子有序性、相分离尺寸及组分在垂直空间分布的影响。研究结果表明,TA处理使聚合物的结晶度增加,富勒烯聚集相尺寸增加,但是对组分在垂直空间的分布没有影响,活性层表面仍然有一层聚合物给体的富集层（约含80%的聚合物给体）。MA处理使聚合物的结晶度降低,使得富勒烯分子向给/受体界面以及活性层的上表面迁移。正置结构中,VA样品器件效率较差（9.00%）,TA处理虽然使器件效率略有提升（9.33%）,但是仍表现出较低的FF,而MA处理后器件的效率显著提高到10.25%。倒置器件中,VA和MA处理的器件效率均为10.7%,而TA处理的器件效率略低（10.2%）。综合水平形貌、垂直形貌、器件性能数据以及进一步地界面电荷阻挡特性研究发现:如果给体、受体组分在活性层垂直空间出现不均匀分布,在电极界面形成某一组分的富集相,只要富集相没有完全破坏电荷的传输通道,其对器件性能的负面影响很小。