太阳电池能够直接将太阳能转换为电能,是一种对太阳能开发和利用的有效手段。在太阳电池中,染料敏化太阳电池(DSSCs)是一种非常有应用前景的新型太阳电池。敏化染料作为DSSCs器件的关键结构,是实现光电转换和电荷分离的中心,也受到了广泛的关注。纯有机敏化染料因其合成与分离较为简单,结构易于修饰、转换效率高等优点得到了广泛的研究与发展。本论文设计合成了两个系列共11个染料分子,从敏化染料的电子供体、p桥等方面对其分子结构与DSSCs器件的性能之间的关系进行了探讨。具体研究工作分为以下几个方面:1、合成了以吲哚啉为供体、二苯基喹喔啉或二苯并吩嗪为辅助电子受体、二噻吩并喹喔啉以及噻吩作为p桥的新型D-A-p-A型敏化染料,以及以吩噻嗪为供体、噻吩为p桥、氰基乙酸为受体的单边及双边染料,并通过核磁氢谱、核磁碳谱以及高分辨质谱等手段对染料的分子结构进行确认和表征。2、通过紫外可见吸收光谱、荧光发射光谱、循环伏安法、密度泛函理论计算以及组装成DSSCs器件后的的单色光转化效率(IPCE)、J-V曲线以及电化学阻抗(EIS)测试等手段对染料的光物理、电化学性能以及DSSCs器件的光伏性能进行分析表征。3、比较了吲哚啉染料中不同辅助受体对其性能的影响。辅助受体二苯并吩嗪比二苯基喹喔啉展现出更好的平面性以及更高的共轭程度,基于该辅助受体的敏化染料IQ-F拥有更宽的光谱响应范围和最大的吸附量,能够充分吸收利用太阳光,基于该染料的器件获得了最高的短路电流和光电转换效率。而含二(辛氧基苯基)喹喔啉辅助受体的敏化染料IQ-C的开路电压值和短路电流值都较低,而其器件光电转换效率也是最低的,这是由于其分子结构上过多的长烷基链使得其吸附量大为减少,器件的捕光能力变弱。该系列染料的合成与应用证明了二苯并吩嗪是一种优秀的辅助受体结构单元,在高效敏化染料中有着广阔的应用前景。4、比较了吩噻嗪染料共轭的延长对单边染料和双边染料的影响。对单边吩噻嗪染料来说,随着染料共轭结构的不断拓宽,其器件的光电转换效率也在不断升高。其中,含芘环的单边染料PT4取得了最高的光电转换效率6.71%。而对双边染料来说,染料共轭的延长使得染料的聚集加剧,出现了严重的电子复合,使得器件的效率不断降低,其中含苯环的双边染料PT1取得了最高的光电转换效率7.75%,而含芘环的双边染料PT3的效率只有6.46%。这表明染料共轭的延长能够使单边染料的效率得到很大提升,但是会使得双边染料的效率因聚集而下降。这也对以后设计双边染料分子提供指导,双边染料应尽量选用不易发生聚集的共轭结构。