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无机氧化锌（ZnO）材料具有电子迁移率高、成本低廉、环境稳定性好、透明度高以及空穴阻挡特性优异等优势,因此常用于倒置有机光伏器件（OPVs）的阴极界面层（CIL）。溶胶-凝胶法是ZnO CIL常用的制备方法之一。然而,利用溶胶-凝胶法制备的ZnO界面存在以下两个方面的问题:较高的缺陷态密度导致较为严重的载流子复合;无机ZnO与基于有机材料的光敏层之间不兼容的化学界面不利于界面处的电子萃取。针对上述两个方面的问题,本文主要通过设计新型的界面结构、构筑复合薄膜来优化ZnO界面性质,构筑高性能的OPVs,具体内容如下:（1）利用简单的一步溶液旋涂方法制备一种具有有机/无机梯度扩散结构的新型界面层。该有机/无机梯度扩散界面层（G-ZnO/ITIC）是由无机ZnO和n型有机半导体3,9-双（2-亚甲基-（3-（1,1-二氰基亚甲基）-茚酮））-5,5,11,11-四（4-己基苯基）-二硫代[2,3-d:2,3-d]-s-茚酮[1,2-b:5,6-b]-二噻吩（ITIC）组成的。系统的实验研究表明,G-ZnO/ITIC复合膜可以优化接触界面,并且通过调控ITIC分子在阴极界面中的分布实现能级结构的优化。因此,将G-ZnO/ITIC界面结构应用到基于PTB7-Th:PC71BM体系的OPV器件中,其功率转换效率（PCE）从原始ZnO器件的7.88%显著提高到G-ZnO/ITIC器件的8.73%。将其拓展至非富勒烯体系中,基于PTB7-Th:ITIC体系的器件效率也能够从原始ZnO器件的6.63%提高到G-ZnO/ITIC器件的7.29%。（2）选用有机胺类添加剂二亚乙基三胺（DTA）和四亚乙基五胺（TPA）调节ZnO界面层。DTA分子引入ZnO薄膜后,利用氨基基团与无机ZnO的相互作用可以实现表面功函（WF）的调控,同时有机胺类添加剂能够优化无机ZnO与有机光敏层的界面接触。DTA分子对ZnO薄膜的调控作用有助于减少界面的载流子复合,并促进电子提取与传输。使用DTA改性的ZnO薄膜制造的PTB7-Th:PC71BM体系的OPV器件,其填充因子（FF）从原始ZnO器件的59.3%显著提高到ZnO:DTA器件的64.5%,相应地器件最终的PCE值相比于原始ZnO器件提升了16%。然而,利用TPA改性ZnO界面,其器件的PCE相比于纯ZnO降低6.9%,这说明利用有机胺类添加剂优化OPV器件性能具有选择性。（3）提出了一种由无机ZnO和有机掺杂剂2,3,5,6-四氟-7,7,8,8-四氰基喹二甲烷（F4TCNQ）组成的有机-无机复合薄膜,并探讨了阴极界面中F4TCNQ的掺杂对ZnO以及光伏器件性能的影响。研究数据表明,F4TCNQ掺杂剂不仅可以修饰ZnO的表面特性并调节其能级结构,同时C≡N基团与ZnO的配位作用还能够有效降低ZnO薄膜中的陷阱密度。在ZnO:F4TCNQ复合薄膜中,F4TCNQ最优掺杂比例为1.0 wt%。在最优掺杂比例条件下,基于PTB7-Th:PC71BM体系的OPV,其FF从原始器件的62.2%显著提高到ZnO:F4TCNQ器件的67.1%。同时基于PTB7-Th:ITIC体系的OPV的FF也能够从原始器件的52.8%提高到58.3%。上述结果表明,F4TCNQ作为ZnO的缺陷填充剂能够有效改善ZnO的载流子传输性质并在多种OPV器件中发挥有益作用,这也为高性能OPV器件的界面层结构设计提供了新的研究思路。