有机半导体薄膜是一种可以将光转化为电的光伏材料,由于其具有质量轻、柔性可折叠、卷对卷(Roll-to-roll)可大面积加工、溶液法廉价喷涂、分子可设计可裁剪等独特性,而成为成熟的无机硅光伏材料的有力竞争者。越来越多的研究者已经开始致力于有机材料寻找、合成和如何提高转换效率等方面的研究。然而,有机太阳能电池未来将面临的三大挑战是：效率、稳定性和大面积生产。对于转换效率问题,被广泛关注,稳定性问题关注较少,然而有机半导体的物理与化学稳定性却从另一个方面也影响着转换效率,甚至直接构成其工业应用的制约问题。当前,人们对化学稳定性研究可以借助能谱、光谱以及2D/3D成像构建组分变化,而分析物理变化更多的是依赖原子力探针、电子显微镜等工具观测微相的空间分布与界面不均匀性。可喜的是,表面浸润性,一种既可以反映有机膜界面物理变化又能关联表面能(成分)变化的方法,是值得探索成为一种有效方法来研究有机膜的稳定性与均匀性问题。为了实现这样的想法,本论文对有机膜的形成、膜在基底上物理均一性、光电转换对界面能及接触角调控等逐步推进与深入,主要工作与结论包括：(1)首先,考察有机溶剂对PCBM与P3HT溶解性与溶剂蒸发速率的关系。本论文定性地分析了甲苯、氯仿和邻二氯苯对PCBM、P3HT溶解性的影响,及最终对有机膜的宏观形貌、微观结构的影响,确立了针对PCBM在邻二氯苯中具有很好的溶解性与蒸发成均匀性膜的良好匹配。(2)其次,对含有P3HT和PCBM两种高分子有机物的液滴在玻璃基底上蒸发沉积空间均匀性及对溶液浓度依赖性、空间限域性进行研究。实验发现：P3HT溶液液滴蒸发沉积层的“咖啡圈”边缘层厚度呈现对浓度的线性依赖关系；而PCBM溶液没有显著的依赖关系,却展示出沉积层形貌失稳对浓度有显著转变,发现并确定了一个临界浓度1%wt,高于此浓度PCBM溶液液滴沉积层呈完全无规则的形貌,而低于此临界浓度,沉积层呈现出较好的规则形貌。(3)再次,对由ITO/P3HT:PCBM组成的混合膜在UV光照下,非平衡载流子产生与复合过程中对其界面浸润性进行研究。不同光照时间下共混膜的表面物理形貌变化与化学变化,能够直接通过水滴在膜界面上的接触角来直观表征。本章讨论载流子寿命与水滴蒸发过程中水分子扩散的特征时间定量对比,确立了P3HT:PCBM界面上载流子寿命时间远小于水分子扩散特征时间,从而使得接触角变化不显著,阐明了载流子浓度、共混膜厚度与水分子扩散间的竞争机制。结果表明：UV光照后表面的浸润性并没有改变,AFM和XPS获得的信息说明表面粗糙度和化学成分未见改变。(4)最后,构建了ITO/ZnO/P3HT无机-有机复合界面结构,研究界面的浸润性在光电转换过程中的变化。惊奇的发现,P3HT在UV光照下,氧气的参与使得其增加了复合膜界面的负电荷的积累,从而调控了界面的浸润性,使其从疏水性(CA=111度)在光照下逐步转变成亲水性(CA=31度)。而且,这种转变完全是可逆的,即光照后的复合结构材料经过约100小时后,完全恢复到原来的状态,并可以重复实现这种疏水到亲水的转变。该结果提供了一种新型的光浸润方法,实现有机半导体膜在光流控中的应用前景。