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聚合物太阳能电池（PSCs）由于其低成本、环保的特点以及在便携式、柔性器件上的巨大潜力,近几十年来备受关注。研究人员通过新材料的合成、电池结构的优化和新器件制备工艺的不断摸索,光电转化效率（PCE）已提升至超过16%。其中,设计并合成更加高效的光活性层材料依旧是提高光电转化效率的核心问题。本论文主要着眼于PSCs聚合物给体材料。二噻并[2,3-d:2’,3’-d’]苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩（DTBDT）单元有较长的共轭长度和共轭面积,较强的给电子能力和载流子迁移率,是一个非常理想的聚合物太阳能电池给体材料。主要内容如下:（1）设计并合成了一系列基于DTBDT单元的聚合物给体材料;通过分子计算、结构表征、器件制备测试等手段,发现不同种类及数量的卤素原子对DTBDT单体分子构型和能级有较大的影响。基于PDBT-Cl的器件光电转化效率最高,达到12.6%;基于PDBT-2Cl的器件PCE只有6.2%(Voc为0.99 V);基于PDBT-F和PDBT-2F的PCE分别为10.0%和10.2%。其中,由不同程度的相分离导致电荷传输过程中不同程度的载流子损失是导致光电转换效率变化幅度较大的主要因素。本工作从聚合物给体材料的分子设计角度阐述权衡能级与共混性的平衡关系,对于设计高效聚合物给体材料提供了一定的借鉴意义和理论依据。（2）研究了基于二噻并苯并二噻吩（DTBDT）聚合物PDBT-F、非富勒烯受体IDIC和富勒烯受体PC71BM共混的三元有机太阳能电池。发现在掺杂PC71BM比例为10%时获得了最优性能,光电转换效率从二元器件的11.02%提高至11.86%。经分析后发现,引入少量PC71BM受体能够有效地优化活性层的相分离以及给受体间的电荷转移,减少复合。本论文通过对DTBDT基聚合物给体材料的研究,探究其结构与性能间的关系,得到的二元、三元器件的光电转换效率均为基于DTBDT单元的最高效率。说明了DTBDT是理想的聚合物给体材料,为进一步开发更多高效DTBDT基聚合物给体材料提供借鉴意义。