近年来,人类对于能源的需求日益增加,太阳能作为清洁可再生的新能源备受青睐。基于光电效应,光伏发电技术由于其低能耗、可持续和环境友好等特点,成为高效利用太阳能的手段之一。有机太阳电池作为光伏发电领域的生力军,具有成本低廉、轻质量、可卷对卷加工、柔性可弯曲等特点。在科学家们的努力下,通过合成新型光电有机材料和优化器件结构,单结本体异质结有机太阳电池的能量转化效率已经超过18%,但是实现大规模商业化应用还有很多问题亟待解决。其中一个问题是电极与活性层界面在能级和其他物理特性上的失配导致的载流子传输效率较低问题。本论文通过使用界面层优化有机太阳电池的电极-活性层界面,提高器件的性能,并通过多种研究手段研究电极界面层对器件载流子传输特性的影响。首先,我们采用新型共轭聚合物界面材料PBSON-P和PBSON-FEO作为阴极界面层,制备正装结构和倒置结构有机太阳电池。通过瞬态光电技术和电压-电流的光强依赖研究不同结构下器件性能提升的原因。研究结果表明,PBSON-P界面和PBSON-FEO界面通过提升器件内载流子寿命、提高自由电荷的抽取效率和有效抑制器件内单分子与双分子复合,提高了器件性能。其次,基于PTB7-Th:PC₇₁BM体系,我们通过使用甲醇溶剂制备Tm Py PB阴极界面层,该界面修饰的器件最优能量转换效率达到8.57%,与PFN-Br界面修饰器件性能相近。通过瞬态光电研究和电压-电流的光强依赖研究表明,该界面修饰的器件能够有效提升载流子寿命和抑制复合。同时甲醇溶剂制备Tm Py PB阴极界面修饰器件性能优于甲醇修饰器件,说明该界面修饰器件性能的提升受甲醇溶剂影响较小。最后,采用Tm Py PB掺杂Zn O制备复合界面Zn O:Tm Py PB并应有于倒置结构器件。通过调控掺杂浓度,我们发现当Tm Py PB的浓度为4mg/m L时,器件短路电流密度和填充因子均优于Zn O界面修饰的器件性能。基于器件开路电压、短路电流的光强依赖性研究和形貌结构研究分析表明,主要是因为器件内载流子复合被有效抑制和电极对自由电荷抽取效率的提升,导致器件性能的增强。我们还发现,当掺杂浓度超过最优值时,过量的Tm Py PB材料在界面与活性层交界处聚集,可能成为新的载流子复合中心,导致器件内单分子复合加剧,降低载流子传输和抽取性能,导致器件性能下降。