当今社会,能源问题日益成为各国关注的焦点,特别是对清洁、可再生、安全、低成本的新型能源的重视程度越来越高。太阳能作为其中一种清洁可再生的新能源引起了人们广泛关注。充分利用太阳能将有望从根本上解决能源短缺的问题。聚合物太阳能电池(PSCs)在太阳能利用方面一直扮演着重要角色。由于具有成本低、能量回收期短、可大面积柔性制备等优点,PSCs能够在一些特殊场合下使用,与传统的无机太阳能电池形成优势互补,展现了良好的应用前景。然而相比于无机太阳能电池,PSCs的能量转换效率和稳定性都亟待提高。基于倒置结构的PSCs能够很好地匹配活性层中的垂直相分离并具有顶电极自封装效应,因此器件展现了较高的效率和稳定。为这种器件结构开发更多高效稳定的电子传输层(ETL)材料是PSCs研究领域的重要课题之一。Zn O由于其优良的溶液加工性和半导体特性,被认为是一种良好的电子传输层材料。为了能够有效集成在柔性沉底上,通常采用低温溶胶-凝胶法或纳米粒子法制备Zn O薄膜。然而,低温处理过程中,Zn O容易产生体相和表面的结构缺陷,这些缺陷和相应的缺陷能级容易俘获电子,导致载流子迁移率降低和界面复合损失增加。通过紫外光或紫外-臭氧辐照的方式尽管能激发Zn O自身产生电子并填充其未被占据的电子态,改善器件性能。然而,紫外光导致的有机活性层降解不利于器件的长期稳定性。为此,本论文基于向Zn O基质中注入额外载流子填补缺陷态的策略,构筑了两种新型Zn O基复合薄膜电子传输层。一是由Au@CNTs和Zn O组成的复合薄膜。研究表明Au@CNTs纳米结构在可见光辐照下发生局域表面等离子体共振(LSPR),产生的“热电子”能够转移给Zn O基质从而填充其中的缺陷态。同时碳纳米管CNTs也为电荷传输提供了额外的传输通道。与纯Zn O作电子传输层的器件相比,Au@CNTs:Zn O复合电子传输层的器件在界面电荷萃取、传输等方面都得到明显改善,界面处的载流子复合也得到有效抑制,基于PTB7-Th:PC71BM活性层体系的电池效率从8.52%提升到10.67%。二是设计了一种新型有机小分子(BTTT-Br)掺入到Zn O前驱液中制成Zn O-小分子复合薄膜。研究表明这种有机小分子吸收可见光产生的光电子能够转移给Zn O从而填补其电子缺陷态。这种分子掺杂有效提高了Zn O层的光电导,抑制了载流子在传输过程中的陷阱辅助复合率。在~90纳米的传输层厚度下,基于PTB7:PC71BM活性层体系的聚合物太阳能电池仍能得到接近10%的器件效率,同时器件各层均在低温(150℃以内)条件下获得,因此在制备大面积柔性器件方面显示出良好的应用潜力。