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给体-受体(D-A)共轭聚合物具有能带隙窄、光谱吸收范围宽、吸光能力强以及载流子迁移率高等特点,因此其在有机太阳能电池、电致变色、有机电化学晶体管、有机场效应晶体管等有机光电领域中备受关注。然而高度共轭的主链结构往往导致D-A共轭聚合物溶解性不够理想,难以采用操作简便的溶剂加工方法(旋涂、刮涂、喷涂等)进行相应的基础研究和应用拓展。在这一背景下,以增加溶解性为目的开展共轭聚合物“侧链工程”研究是解决这一问题的有效方法。通过该方法,大量高性能D-A共轭聚合物得到开发和应用,尤其是在有机太阳能电池领域中。目前,已报道的高性能D-A共轭聚合物主要采用非极性烷烃作为侧链结构,在高沸点的卤代溶剂或无卤芳烃溶剂中展现出良好的溶解性,并且能够通过卤代溶剂或无卤芳烃溶剂制备得到与其相应的高光电转换效率(PCE)有机太阳能电池。随着研究不断深入,近年来基于D-A共轭聚合物制备的有机太阳能电池光电转换效率不断攀升,人们对有机太阳能电池的大规模商业化生产的需求日益迫切。在此背景下,一旦使用卤代溶剂或无卤芳烃等毒性大的溶剂进行有机太阳能电池的大规模商业化生产,不仅会对人类健康造成危害,同时也给生态环境带来巨大破坏。另外,卤代溶剂和无卤芳烃溶剂的生产和管理成本较高,它们的大量使用也会提高器件的制造成本。针对上述难题,科学家们提出一种可行的解决策略,即通过在D-A共轭聚合物的侧链引入大极性基团或链段结构,增加聚合物在更加绿色环保的极性或无卤非芳烃溶剂中的溶解性,从而实现以水、醇等绿色溶剂完成有机太阳能电池制备的理想产业化生产方式。目前,该方向的研究工作已经开展,并成为该领域的重要研究方向之一。在本论文中,我们选用高极性、高亲水性的低聚乙二醇(OEG)链对高性能的DA(苯并二噻吩-异靛青结构和萘二酰亚胺-联二噻吩结构)共轭聚合物进行侧链修饰,成功制备出一系列含OEG侧链的P型窄带隙共轭聚合物(PBDT-ISO)和一种含OEG侧链N型窄带隙共轭聚合物(PNDI2020)。由于OEG侧链的成功引入,PBDT-ISO能够溶解于2-甲基四氢呋喃、甲氧基环戊烷、柠檬烯等绿色溶剂,PNDI2020不但能够溶解于上述绿色溶剂中,也在水-醇混合溶剂中表现出令人满意的溶解特性。经进一步的表征测试发现:两种聚合物都在绿色溶剂加工方面展现出的令人期待的巨大潜力。本论文的研究工作主要包含以下两部分:(1)设计并合成了一系列含有不同长度OEG侧链的新型苯并二噻吩-异靛青类P型共轭聚合物PBDT-ISO,并对所有聚合物材料进行了充分的结构表征和基础性能研究。溶解性测试结果表明,OEG侧链的存在使得PBDT-ISO能够溶于无卤非芳烃类(2-甲基四氢呋喃、柠檬烯等)绿色溶剂中。除此之外,通过对OEG侧链长度进行调节可以改变PBDT-ISO的热学性质、光学性质(光谱吸收范围、吸光强度、光学带隙等)和电化学性质(HOMO/LUMO能级、起始氧化/还原电位等)。这对PBDTISO在有机光电领域尤其是有机太阳能电池领域中的应用尤其重要。(2)设计并合成了一种含有支化OEG侧链的新型萘二酰亚胺-联二噻吩类N型共轭聚合物PNDI2020,并对聚合物材料进行了充分的结构表征和基础性能研究。溶解性测试结果表明,PNDI2020除在四氢呋喃、甲基四氢呋喃、甲氧基环戊烷、柠檬烯等绿色溶剂中具有优异的溶解性外,在水-乙醇混合溶剂中也展现出出色的溶解性。光学性能测试结果表明,由于支化OEG侧链的空间位阻效应使得PNDI2020在薄膜状态下分子主链结构的平面性和分子链内/链间的堆叠状态发生变化。因此PNDI2020具有较宽的光学带隙和较深的HOMO/LUMO能级。总之,本论文的工作不但拓展了“可绿色溶剂加工的有机太阳能电池共轭聚合物材料”种类,也为该领域在“材料设计合成方面”提供了极具参考价值的合成经验和研究结果。