据美国能源信息署预测,到2040年全球能源消耗将增加28%,其中中国和印度将领跑全球能源消耗增长,新能源的开发和利用迫在眉睫。与传统的无机太阳能电池相比,聚合物太阳能电池成本低廉、兼容柔性工艺、能够通过印刷和涂布技术进行大规模和低成本生产,因此具有很好的应用前景,已成为可商业化的可再生能源的新选择。目前,单节聚合物太阳能电池的最高效率已经突破18%,展现出非常好的效率提升趋势和发展潜力,然而其与商业上最常用的硅基太阳能电池在效率方面还存在不小的差距。因此,提升聚合物太阳能电池效率对于其商业化进程具有重要意义。当前,器件效率的提高在很大程度上取决于新型有源层材料的研发,有源层材料性能的提升体现在物理性质（主要包括增强光吸收、提高载流子迁移率等）和化学性质（主要包括利用理想的溶解性和溶液粘性提升有源层的成膜质量等）两个方面。当材料的光电特性优化到极致后,界面工程和器件结构的优化能够进一步提高聚合物太阳能电池的性能。因此,深入研究聚合物太阳能电池中各种界面材料及其对界面特性的影响,设计出创新性的器件结构,有助于提升光电转换效率的上限,并推动聚合物太阳能电池的商业化应用。本论文以提升聚合物太阳能电池的光电转换效率为目标,通过阴极界面修饰材料、阳极界面修饰材料以及界面工程的优化,设计和制备了高性能聚合物太阳能电池。论文主要研究内容包括:（1）利用阴极界面修饰提升聚合物太阳能电池的性能。通过引入PFN/PFBT复合中间层作为电子转移层,优化倒置型聚合物太阳能电池中的电子提取。将疏水PFBT沉积在ITO电极上,通过表面形貌的修饰缓解了ITO阴极的固有界面缺陷,增加了阴极与活性层之间的界面面积,从而提高了薄膜的界面接触。该界面策略可以有效提升电子提取效率,器件的能量转换效率由8.02%提高至9.74%。所开发的PFN/PFBT复合层可以为低成本聚合物太阳能电池器件的材料选择和器件制备提供有效的解决方案。（2）利用阳极界面修饰提升聚合物太阳能电池的性能。通过在聚合物太阳能电池中的活性层和Mo O3之间加入PEDOT:PSS/IPA电解质中间层,优化PTB7:PC71BM相的形态转变来改善阳极界面接触。复合空穴传输层通过调整边界形态和优化能级排列来钝化界面陷阱,减少缺陷状态并促进电荷载流子传输。通过采用复合阳极传输层,器件的开路电压、短路电流和填充因子同时得到了提升,器件获得了9.60%的高能量转换效率。进一步,设计了阳极缓冲层聚合物太阳能电池结构,通过定向的微观结构演变来提高器件效率。利用均匀分散的岛状Cu Pc颗粒堆积,不仅可以充当光场间隔层,而且充当多个能量供体,从而提高了聚合物太阳能电池的光谱吸收和光生激子的捕获。引入Cu Pc中间层的太阳能电池能量转换效率达到了9.726%,该器件中填充因子和短路电流同时获得了增强。除了增强光吸收和转换外,合理分布的级联阳极能级结构和优化的边界形态促进了电荷的高效解离和输运,有效的抑制了发生在界面处的双分子复合。这些界面工程策略为改善器件中的电荷传输提供了一种简便的方法,也为倒置型聚合物太阳能电池的阳极界面优化开辟了一条新的途径。（3）通过复合电极结构的设计实现了高透过率颜色可调的高效率半透明聚合物太阳能电池。设计并制备了一种具有高峰值透过率和颜色可调的Ag/Mg F2/Ag微腔电极,并将该新型电极成功应用于彩色聚合物太阳能电池的设计。制备的基于该复合电极的蓝色、绿色和红色聚合物太阳能电池的峰值透过率分别为35.5%、33.7%和21.9%,相应器件的能量转换效率分别为13.15%、13.03%和12.83%。该复合电极结构可以有效地调节器件的颜色,在获得高透射率的同时,器件具有很高的效率。该电极展现出应用于高效彩色聚合物太阳能电池的潜力,也有希望成为未来建筑光伏一体化应用的有力候选电极材料。