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有机太阳电池（OSCs）具有质轻、低成本、柔性、可大面积卷对卷生产等优势,在建筑光伏一体化、可穿戴设备、物联网以及智慧温室等领域具有广阔的应用前景。经过研究人员近三十年的不懈努力,OSCs在近年取得突破性的进展。小面积单结和叠层OSCs的能量转换效率（PCE）已经分别超过19%和20%,这意味着此项技术离实际应用已经不远了,因此大面积加工生产OSCs越来越引起人们的关注。但适用于大面积卷对卷生产的阴极界面层（CILs）材料还是严重缺乏的,这极大限制了OSCs从实验室样品到大规模生产商品的转化。发展环境友好、价格低廉、足够导电的CILs材料对OSCs的基础研究和实际应用都是十分必要的。所以兼顾低成本和高性能的有机-无机杂化物作为可印刷CILs材料是一个良好的解决方案。表面活性剂包覆多金属氧簇复合物（SEPCs）是无机多金属氧簇（POMs）阴离子和有机烷基季铵盐阳离子通过静电相互作用而形成的一类环境友好、低成本的有机-无机杂化物。由于具有良好的醇溶性和成膜性、结构高度可调及较强的电子接受能力等优势,SEPCs作为CILs已使富勒烯OSCs效率得到了有效提升,所以SEPCs是一类极具前景的CILs材料。但SEPCs在非富勒烯OSCs中的应用及工作机理还未被探索。虽然SEPCs中有机烷基链的长度对富勒烯OSCs器件性能的影响已经被研究,但由于POMs结构多样,种类繁多,所以研究SEPCs中不同POMs对OSCs器件性能的影响也是十分必要的。在本论文中我们将一系列的SEPCs首次应用于非富勒烯OSCs中,研究器件性能并阐述其作为CILs的作用机理。另外我们还将巨型簇{Mo132}及其衍生物作为电极界面层的应用延伸到了OSCs的阳极界面层（AILs）和有机电致发光二极管（OLEDs）中。在第二章,我们使用一种醇溶性的、环境友好的、低成本的TOASi W12,即[(C8H17)4N]4[Si W12O40]在非富勒烯OSCs中作为CIL,表征器件性能并研究其工作机理。TOASi W12作为CIL可将以PM6:Y6和PM6:BTP-BO-4Cl为活性层的OSCs的最大PCE分别提升至16.14%和17.04%。光电流密度-有效电压(Jph-Veff)特性,电容-电压（C-V）特性和电子迁移率（μe）表征发现TOASi W12作为CIL可以有效地提高器件中的激子解离效率,载流子抽取效率,内建电场,载流子密度以及电子迁移率。此外,由于TOASi W12表面具有十六条疏水的烷基链,可以有效阻挡水分的渗透,所以以TOASi W12为CIL的OSCs具有更好的器件稳定性。更重要的是,器件性能随TOASi W12厚度变化不明显,这有利于器件的大面积卷对卷生产。最后TOASi W12在OSCs中呈现了对不同活性层和不用电极的普适性。因此TOASi W12在OSCs中是一种非常有应用前景和竞争力的CIL材料。在第三章,我们合成三种含有不同Keggin型POMs的SEPCs,探索POMs阴离子对OSCs性能的影响,并进一步推广SEPCs在OSCs中的应用。使用四辛烷基溴化铵表面活性剂包覆不同Keggin结构的POMs得到了TOAPW11(K2[(C8H17)4N]5[PW11O39])、TOAPW11V([(C8H17)4N]4[PW11VO40])和TOAPMo10V2([(C8H17)4N]5[PMo10V2O40])三种SEPCs。这三种材料作为CIL可将PM6:Y6为活性层,Al为电极的OSCs的PCEs分别提升至16.11%、15.85%和16.09%;将Ag为阴极的OSCs的PCE分别提升至16.30%、16.44%和16.54%。紫外光电子能谱（UPS）和X射线光电子能谱（XPS）结果表明这三种材料可以有效降低电极的功函数,减小从活性层到阴极的电子抽取势垒,并且被金属Al进行N型掺杂。由此含有Keggin结构POMs的SEPCs是一类良好的CILs材料,这为后续含有其他类型POMs的SEPCs作为CILs材料的发展提供了指导思路。在第四章,我们合成了含有Keplerate型POM({Mo132})的SEPC,即{Mo132}-TOA。首先将{Mo132}-TOA作为CIL应用于以PM6:Y6为活性层的OSCs中并且和另外两个CILs(PFN-Br和TOASi W12)进行比较。由于开路电压(VOC),短路电流密度(JSC)和填充因子（FF）同时增加,所以{Mo132}-TOA作为CIL的OSC的PCE高于以TOASi W12和PFN-Br作为CIL的OSCs效率。Jph-Veff特性,C-V特性,μe及UPS测量结果表明{Mo132}-TOA作为CIL可以有效地提高器件中的激子解离效率,电荷提取效率,内建电压,载流子浓度和电子迁移率,降低电子抽取势垒,这导致器件中VOC、JSC和FF同时增加。然后研究了{Mo132}-TOA为CIL,PM6:Y6为活性层的大面积器件性能。当器件的有效面积扩大到1 cm~2、10.8 cm~2和216.0 cm~2时,器件的最大PCE分别为14.48%、11.63%和10.54%,所以{Mo132}-TOA具有制备大面积器件的潜力。最后研究了{Mo132}-TOA作为CIL对不同活性层（PM6:Y6、PM6:BTP-BO-4Cl和PM6:L8-BO）和不同电极（Al、Ag和Cu）及柔性器件的适用性。结果表明在不同活性层和不同电极的OSCs及柔性器件中,{Mo132}-TOA作CIL均表现出了较好的性能。特别是PM6:L8-BO为活性层的OSCs引入{Mo132}-TOA后,器件最大PCE可以达到18.11%。因此,{Mo132}-TOA是一种有效的、普遍适用的、能够大面积制备的CIL材料。在第五章,我们进一步拓展了巨型簇{Mo132}和{Mo132}-TOA的应用范围,研究它们作为电极界面层在OSCs和OLEDs中的应用。UPS结果表明{Mo132}能够增加电极的功函数,而{Mo132}-TOA能够降低电极的功函数,所以可以在OSCs和OLEDs中分别将{Mo132}和{Mo132}-TOA作为AIL和CIL。在OSCs中,当PEDOT:PSS为AIL,{Mo132}-TOA为CIL,可将以PM6:Y6为活性层的器件PCE提升至16.71%。若{Mo132}为AIL,{Mo132}-TOA为CIL,以PM6:Y6为活性层的器件PCE也可以超过15%,并且具有较好的器件稳定性。在OLEDs中,以{Mo132}为AIL,以{Mo132}-TOA为CIL,以Super Yellow为发光层的器件电流效率和功率效率分别为14.96 cd/A和13.08 lm/W。以上结果表明,在有机光电领域中,{Mo132}和{Mo132}-TOA是一种极具潜力的电极界面材料。