作为一种非常有潜力的可再生能源，体异质结型（Bulk Heterojunction, BHJ）聚合物太阳能电池（Polymer Solar Cell, PSC）近年来受到了广泛关注。然而，直至现在，器件的能量转换效率（PCE）仍然是制约聚合物太阳能电池市场化应用的最大因素之一。众所周知，由PCE的计算公式可知，PCE正比于聚合物太阳能电池的开路电压（Voc），短路电流（Jsc）和填充因子（FF）。所以一个理想的聚合物应该具有较宽的吸收光谱来得到较高的Jsc，相对较深的最高占据轨道（HOMO）来得到较高的Voc以及较高的迁移率和较好的平面性来得到较高的FF。此外，聚合物的分子量和活性层的微观形貌也应进行优化。由于可以通过调整给电子能力不同的给体单元和吸电子能力不同的受体单元来增强聚合物分子内的电荷转移（ICT），因此窄带隙D A共轭聚合物被广泛地研究。为了获得较高的Voc、Jsc和FF，研究人员做出许多改变，包括通过修饰优化共轭聚合物的分子结构来调整其器件的光电性能，从而提高其光伏性能。1）我们设计合成了四个窄带隙聚合物，通过钯催化的Stille交叉偶联反应得到POP、POT、PTP和PTT，它们由不同取代基取代的BDT给体单元和包含不同π桥的BCNV受体单元组成。当苯基π桥被噻吩基π桥替换后，与POP和PTP相比，POT和PTT具有更宽的吸收光谱和更小的光学带隙。由于氰基（CN）吸电子基团的引入和BDT给体单元的选择，四个聚合物都具有较深的HOMO能级，能级位于5.48eV和5.37eV之间，从而在聚合物太阳能电池中获得较大的Voc。对四个聚合物系统的表征显示出这些聚合物具有明显的缺点，如较差的分子平面性、聚合物本身的缺陷或杂质和由BCNV造成的高激子复合率，而这些缺点导致聚合物的效率很低。2）为了深入探讨引入的CN基团数目对聚合物性能的影响，我们设计合成了三个聚合物，POT–DH、POT–HCN和POT–DCN，它们包含相同的给体单元BDT和带有不同数目CN基团的受体单元，所含CN基团的数目对应聚合物分别为0、1和2。我们首次系统地研究了引入的CN基团的数目对聚合物的光电性能、分子排列、微观形貌和光伏性能的影响。随着引入CN基团数目的增加，聚合物具有更宽的吸收光谱、更小的光学带隙和更深的HOMO能级。而聚合物的分子平面性也随着CN基团数目的增加而变差，从而导致聚合物更差的分子排列和微观形貌。两个CN基团的引入造成了最差的微观形貌、无效的电荷转移和非常低的器件性能。引入了一个CN基团的POT HCN具有最高的效率4.21%。因此，我们相信，通过控制引入的CN基团的数目，我们能够很好地调整这个系列聚合物的分子的平面性和LUMO/HOMO能级，从而得到理想的光电性能、良好的微观形貌和较高的光伏性能。这也为我们提供了一个思路，就是通过调整引入的吸电子基团的数目来优化聚合物的分子结构和器件效率。