有机太阳电池(OSCs)发展迅速,在新型活性层材料的设计合成和器件工艺的共同推动下,单结电池的效率已经突破了 1 6%。界面材料作为OSCs的主要组成部分,对于器件效率的提升具有显著的影响。与活性层匹配的界面材料决定了器件的内建电场、电荷的收集效率、入射光的利用率、活性层的形貌以及分子结晶的取向的等因素。这些因素都影响这器件的效率,如何使得活性层的光电转换效率(PCE)最大化,需要研究界面材料对于活性层的影响。因此,本文通过研究溶液加工的界面材料对于活性层的影响,调节界面材料的功能使得器件的效率达到一个最优值。本文重点研究了界面材料对于器件性能的影响。主要内容如下:1)我们利用阳极界面材料WOx代替PEDOT:PSS,阴极界面材料Hf(Acac)4代替低功函的金属Ca。在PBDB-T:IT-M体系中研究了界面材料对于入射光利用率的影响。利用椭偏移测量了各层界面的折射率和消光系数。发现WOx和Hf(Acac)4具有很低的消光系数。通过传输矩阵模拟,表明WOx-Hf(Acac)4结构的器件的光电场强度大于PEDOT:PSS-Ca的结构。模拟的激子产生图也显示WOx-Hf(Acac)4结构具有更优的激子产生范围。通过WOx和Hf(Acac)4的协同作用,器件的短路电流(HSC)由PEDOT:PSS-Ca的15.07 mA cm-2到达16.65 mA cm-2,使得器件的PCE达到了 10.60%。2)我们引入了 Nafion来调节PEDOT:PSS的表面能(SFE)。通过接触角测量,并结合Owens公式计算PEDOT:PSS和PEDOT:PSS-Nafion的SFE。加入Nafion后,PEDOT:PSS的SFE降低,这极大地影响了给体PBDB-TCl和受体IT-4F在光活性层中的分布,说明低SFE有利于给体在阳极的富集。通过精确调整Nafion与PEDOT:PSS的比例,优化后的器件的PCE达到了 14.12%,与单纯的基于PEDOT:PSS的器件(13.01%)相比有了很大的提高。利用AFM、TEM和EDS测试证实SFE降低富集了阳极侧的给体。EIS和IMVS研究表明,PEDOT:PSS-Nafion界面层诱导的理想的给体-受体分布促进了电荷的传输,降低了器件的电阻,从而大大改善了JSC和FF。所有这些结果表明,通过Nafion掺杂调整PEDOT:PSS的SFE是提高OSCs性能的一种有效的方法。