聚合物和钙钛矿太阳能电池因制备工艺简单、结构可设计、成本低、柔性等优点受到国内外科学工作者的广泛关注。目前,聚合物和钙钛矿太阳能电池在研究与应用方面均取得了很大的进展,这些最新的研究进展表明我们需要从根本上对聚合物和钙钛矿太阳能电池进行更深入地研究：深刻揭示在器件工作条件下器件内部光伏过程。这有利于更加深入理解控制光吸收、电荷分离、电荷传输和收集的关键物理参数,推动聚合物／钙钛矿太阳能电池的进一步发展。本论文主要利用光诱导介电响应、瞬态光电流、电场诱导光致发光淬灭、扫描开尔文探针显微镜等原位实验手段,研究器件工作状态下激发态分离、电荷传输、电荷收集的动态过程,揭示控制光吸收、短路电流、开路电压中的增益和损耗过程。主要结论如下：通过光吸收和电容-电压实验手段研究热退火对P3HT:PCBM器件内部电极化的影响。研究发现,热退火增力PP3HT:PCBM混合薄膜的光吸收系数,增加聚合物P3HT结晶和受体分子PCBM的聚集,改善给体受体交叉互穿网络,提高器件性能。吸收系数的增加表明P3HT:PCBM薄膜极化强度的增强,从而有利于给体-受体界面电荷载流子的产生和载流子向各自电极的传输。该研究表明电极化是控制器件内部光伏过程的重要参数。通过光强依赖的电流-电压和光诱导介电响应研究电荷传输层对聚合物太阳能电池电荷积累和电荷收集的影响。研究发现,低电导率传输层器件填充因子随光强增大而持续降低,表明器件中存在严重的电荷复合。高电导率传输层可以降低器件电极界面的电荷积累,增加电荷传输以及电极界面电荷载流子的收集,从而提高器件性能。从体内和界面相互耦合角度揭示钙钛矿太阳能电池中的光浸泡(light soaking)和迟滞(hysteresis)效应。研究发现,钙钛矿太阳能电池中存在hysteresis效应和可逆的light soaking现象,该现象可以减小电极界面电荷积累,增加器件的开路电压。light soaking可以通过光生电子中和带正电缺陷来减少钙钛矿薄膜内电荷缺陷密度,这将产生更多有效的传输通道,增强电荷收集,导致填充因子增加。同时,1ight soaking可以减小钙钛矿薄膜的体内极化,降低器件总的电荷分离,增加电荷复合,从而导致短路电流减小。研究结果表明,界面电极化和体内电极化通过电荷输运场相互耦合,相互协调地控制钙钛矿电池中的light soaking和hysteresis现象。利用界面修饰层PEIE减弱钙钛矿电池中的1ight soaking和hysteresis效应。电场诱导光致发光淬灭和电容-电压实验给出PEIE在PCBM/Al之间形成界面偶极的直接证据。界面偶极能够增强器件内部有效电场,从而增加电荷分离,传输和收集,提高器件的光电转换效率(12.62%)。另外,界面偶极可以减小电极界面空穴积累和钙钛矿薄膜内的离子迁移,从而减弱器件的light soaking和hysteresis效应。通过瞬态光电流和不同光强下电流-电压研究添加剂对钙钛矿太阳能电池电荷复合的影响。研究发现：添加剂DIO可以增强钙钛矿薄膜的吸收强度和表面电势,这说明DIO有利于提高薄膜的结晶和局部电极化,利于电荷分离和电荷传输,提高器件效率。同时,DIO可以降低电荷提取时间,增加电荷提取效率,并且抑制器件中的陷阱诱导复合。