在过去的十年间，聚合物太阳能电池由于其潜在的低成本、质量轻和可柔性大面积加工等特点受到科研人员的广泛研究。一般来讲，聚合物太阳能电池的活性层由聚合物给体和富勒烯衍生物受体组成。据报道，给体-受体(D-A)型共轭聚合物可以灵活的调控材料的能级、吸收和迁移率等性质，因此成为研究的热点。然而，聚合物太阳能电池材料迁移率较低，大部分材料制备的电池器件最优效率膜厚在100 nm左右。大面喷涂加工的一个前提条件是活性层厚度大于200 nm，当活性层厚度大于200 nm时可以使成膜均匀和无针孔缺陷，保证太阳能电池的可重复加工和降低快速加工带来的效率损失。但增加光敏层厚度，载流子传输到电极的距离增加，电荷复合概率增大，严重影响器件性能。本论文工作是合成一些高效D-A型给体材料，除研究材料的性能外，本论文还研究了烷硫基侧链对材料和聚合物太阳能电池性能的影响。本论文的主要成果如下:　　(1)以烷硫基噻吩(3T)为D单元，2，2-二噻吩-3，3-二甲酰亚胺(BTI)为A单元，设计合成一种新型的D-A共轭聚合物PBTI3T-S。与对比材料PBTI3T相比，烷硫基的引入对聚合物的吸收光谱和带隙几乎没有影响，但烷硫基噻吩上的S原子与BTI上S原子产生非共价键力相互作用，提高了分子链的共面性和减小了分子间的π-π间距。此外，PBTI3T-S的face-on取向比例明显增加，face-on取向有利于电荷在垂直方向上的传输。因此，PBTI3T-S/PC71BM的共混膜迁移率比PBTI3T/PC71BM的共混膜迁移率高约一个数量级（1.29×10-2 cm2 V-1 s-1 vs1.15×10-3 cm2 V-1 s-1)。以PBTI3T-S为给体，富勒烯衍生物PC71BM为受体的体相异质结聚合物太阳能电池器件最高效率为7.14％。当光敏层厚度高达约270nm时，基于PBTI3T-S的器件效率仍然可以保持在7％以上。　　(2)设计以苯并二噻吩(BDT)为D单元，BTI为A单元，通过Stille偶联反应合成两种宽带隙共轭聚合物PBTIBDTT和PBTIBDTT-S，PBTIBDTT和PBTIBDTT-S的光学带隙分别是1.87eV和1.88eV。BDT与BTI具有对称、共平面和大共轭面积，有利于电子离域，因此两聚合物具有较高的迁移率，PBTIBDTT/PC71BM和PBTIBDTT-S/PC71BM共混膜的空穴迁移率分别是1.95×10-3 cm2 V-1 S-1和1.26×10-4 cm2 V-1 S-1。基于PBTIBDTT/PC71BM和PBTIBDTT-S/PC71BM的电池器件的最高效率分别为9.42％和8.02％。由于高的空穴迁移率，PBTIBDTT/PC71BM的器件光敏层225 nm时器件效率最高，较厚的薄膜使光吸收增加，短路电流升高，同时开路电压和填充因子没有较大损失，因此PBTIBDTT/PC71BM的器件效率高于PBTIBDTT-S/PC71BM。此外，两种材料器件表现出良好的热稳定性，在手套箱中100℃退火120 h仍可分别保持最高效率的80.9％和72.7％。　　(3)我们仍以BDT为给体单元，BTI为受体单元，将PBTIBDTT主链噻吩上的癸基用癸硫基替换合成聚合物PBTISBDTT，将PBTIBDTT-S噻吩侧链上的2-乙基己基用2-乙基己硫基替换合成聚合物PBTISBDTT-S。两种新的宽带隙材料PBTISBDTT和PBTISBDTT-S的光学带隙分别为1.87 eV和1.88 eV。基于PBTISBDTT/PC71BM电池器件的最高效率为7.20％;基于PBTIBDTT-S/PC71BM电池器件的最高效率为6.78％。通过四种宽带隙材料PBTIBDTT，PBTIBDTT-S，PBTISBDTT和PBTISBDTT-S系统研究烷硫基在分子主链、侧链和主侧链上对材料性能的影响。实验结果显示，烷硫基的位置对材料的吸收带隙几乎没有影响，当在主链引入烷硫基，材料的HOMO能级升高;当在侧链引入烷硫基，材料的HOMO能级降低。研究结果表明烷硫基作为溶解性侧链可以十分方便的引入分子链当中，并在不影响其吸收的情况下根据需要对材料的能级进行合理调控，该研究结果对未来聚合物太阳能电池给体材料的设计与合成有一定的指导意义。