染料敏化太阳能电池(DSSC)由于易于制造,高功率转换效率(PCE)和低成本等优点在最近几十年中受到了广泛的关注。在DSSC器件中,染料敏化剂起着收集阳光并影响电荷产生/重组的作用,因此对器件的性能起到决定性作用。在这项研究中,设计并合成了三种有机染料(CBPTZ-o,CBPTZ-m和CBPTZ-p),其中咔唑(Cz),吩噻嗪(PTZ)和氰基丙烯酸分别用作供体,π桥和锚定受体。在PTZ间隔基的N位引入己基链以抑制染料聚集。Cz通过苯基的间位与PTZ桥连接。特别地,为了研究染料的结构-性质关系以及对器件性能的影响,染料CBPTZ-o,CBPTZ-m和CBPTZ-p的受体部分分别通过邻,间和对位与π桥连接。主要内容包括三个部分:(1)三种新型染料的合成与表征。合成了染料CBPTZ-o,CBPTZ-m和CBPTZ-p,并通过高分辨质谱和核磁共振谱确认了它们的分子结构;使用密度泛函理论来优化分子结构并预测三种染料分子的性质;探究并详细解释了三种染料的光物理和电化学性质的差异。特别地,受体通过对位连接的染料CBPTZ-p由于其最佳的分子轨道重叠而具有最强的光吸收能力;激发光谱研究表明,ICT激子不仅来源于直接的ICT频带跃迁,还来源于π-π~*能量转移。(2)基于三种新型染料的DSSC研究。基于三种新型染料制备了DSSC器件;通过测量光电流密度-电压曲线和单色光电转换效率曲线,讨论并解释了这三种器件的性能差异。基于染料CBPTZ-p的器件在基于这三种新型染料的器件中获得了6.63%的最高PCE。(3)研究分子结构对材料和器件性质的影响。研究了三种染料的分子平面度,染料负载量,时间分辨光致发光光谱和电化学阻抗谱。结果表明,染料CBPTZ-p具有最平面的分子结构,最高的染料载量,最高的电子注入效率和最小的电荷复合率。