有机光敏染料具有较高的摩尔消光系数,并且制备简单、分离纯化容易、成本相对低廉,因而引起科学家的广泛关注。一些有机光敏染料已获得了较好的光电转换效率,展示了在染料敏化太阳能电池(DSSC)中良好的应用前景。本论文围绕新型有机光敏染料的分子设计、合成、表征及性质开展了如下研究工作：一、多维共轭取代吡啶磺酸内盐有机光敏染料的设计、合成、表征及其性质研究以吡啶磺酸内盐为电子受体,通过Knoevenagel缩合反应,设计、合成了10种含不同数目电子给体的共轭吡啶内盐有机染料,利用NMR、HRMS等对其结构进行了表征。初步考察了该类染料的光谱性能和电化学性质。结果表明,三取代吡啶内盐染料的摩尔消光系数显著高于单取代和二取代染料,并具有较宽的吸收谱带。测试了以吡啶磺酸内盐为电子受体、含有不同取代基数目的染料A1, A2, A3, B3和D3的光电性能,实验结果表明,相对于两个或三个给电子基团取代的染料,单取代染料Al具有最好的敏化能力。通过分子模拟HOMO和LUMO能级以及相关的电子分子排布,发现染料的空间结构对染料的光电性能起着重要作用。在激发态时,多取代染料电子给体将电子转移至电子受体吡啶内盐单元的同时有部分电子分散到吡啶环4位或者6位的电子给体单元。二、含不同吸附基团和连接链长的吡啶内盐有机光敏染料的设计、合成、表征及其性质研究以N,N-二乙基苯胺为电子给体,乙烯基为共轭桥,尝试了含有不同吸附基团和不同连接链长(吡啶环与吸附基团相连的碳链链长)的吡啶磺酸或吡啶羧酸内盐染料的合成,成功获得了5种新型染料分子。对获得的新化合物的光谱和电化学性能进行了测试,发现该类有机染料具有良好的光捕获能力,在可见光波段内具有较宽和较强的吸收,同时具有良好的电化学活性。将该类染料应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)中,发现吡啶羧酸内盐优于吡啶磺酸内盐,并且缩短连接吡啶内盐与吸附基团的碳链长度可以提高染料的光电转换效率。相对于文献报道的N-丙磺酸吡啶内盐染料Al,我们设计合成的N-乙酸毗啶内盐作为电子受体的染料CAl的光电性能大大提升,在相同测试条件下,其光电流和光电压由0.23mA cm-2和0.45V提高到4.40mA cm-2和0.65V,光电转换效率由0.04%提高到1.69%,并且具有更宽的IPCE响应和更大的IPCE值；与文献报道的N-乙酸苯并噻唑内盐染料相比,本论文合成的CAl的开路电压也由0.50V提高为0.65V。当吸电子基团由吡啶内盐变为喹啉内盐后,染料的光电转换效率明显下降,但含有喹啉环的染料IPCE响应宽达700nm,这有可能为日后拓宽染料光电响应提供一定参考。三、含不同电子给体吡啶内盐有机光敏染料的设计、合成、表征及其性质研究以N-乙酸毗啶内盐为电子受体,乙烯基为共轭桥,引入不同结构的给电子基团(三苯胺,二苯胺,吩噻嗪、吩噁嗪等),设计、合成了6种新型吡啶内盐染料分子。光谱和电化学性能测试结果表明,发现该类有机染料具有良好的光捕获能力,在400-600nm波段内具有较宽和较强的吸收,电化学活性良好。将该类染料应用于染料敏化太阳能电池(DSSC)中,发现具有大体积、非平面结构的电子给体可以提高染料的光电转换效率。与含有N,N-二乙氨基苯胺为电子给体的染料CA1相比,含有三苯胺为电子给体的染料CB1的光电性能有一定程度地提升,在AM1.5(100mW/cm2)模拟太阳光的照射下,其光电流和光电压由5.00mA cm-2和0.63V提高到5.59mA cm-2和0.66V,光电转换效率由2.05%提高到2.33%,在相同条件下钌(Ⅱ)多吡啶染料N719得到5.45%的光电转换效率,染料CB1得到了相当于N71943%的光电转换效率。在给电子基团中引入烷基链,可以有效抑制染料分子在TiO2表面的聚集,提高其光电转换效率。由于富电子氧原子的存在,使得吩噁嗪的给电子性能十分优异,以N-戊基吩噁嗪为电子给体的染料CK1获得2.01%的光电转换效率值,与本章所合成的其他染料相比,CK1具有最宽的IPCE响应,宽达725nm,拓宽了该类染料在红光区域的IPCE响应。四、含不同共轭桥吡啶内盐有机光敏染料的设计、合成、表征及其性质研究以N-乙酸吡啶内盐为电子受体,引入不同结构的共轭桥(噻吩,乙撑二氧噻吩,苯环,二乙氧基取代苯基等),设计、合成了11种新型的吡啶内盐染料,其光谱和电化学性质表明,与乙烯基为共轭桥的吡啶内盐染料相比,这些有机染料具有更宽的吸收谱带和更强的吸收强度,并且电化学活性良好。染料敏化太阳能电池(DSSC)中的应用结果表明,噻吩或乙撑二氧噻吩为共轭桥的染料,与乙烯基为共轭桥的染料相比,其光电转换效率明显下降。而以苯环或者二乙氧基取代苯基为共轭桥的染料,相对于以乙烯基为共轭桥的染料,其光电转换效率有所提高。由此,我们发展了一种较好的二乙氧基取代苯基共轭桥。相对于以乙烯基为共轭桥的染料CB1,我们设计合成的含二乙氧基取代苯基作为共轭桥的染料CP1的光电流和光电压由5.73mA cm-2和641mV提高至7.84mA cm-2和659mV,光电转换效率由2.61%提高至3.47%,并且具有更宽的IPCE响应和更大的IPCE值。在相同条件下,钌(Ⅱ)多吡啶染料N719得到5.25%的光电转换效率,染料CP1获得相对于N71966%的光电转换效率。五、以二乙氧基取代苯基为共轭桥、氰基乙酸为电子受体的有机光敏染料的设计、合成、表征及其性质研究以前章发展的二乙氧基取代苯基为共轭桥,氰基乙酸为电子受体,引入不同电子给体(三苯胺,吩噁嗪,烷氧基修饰的三苯胺等),设计、合成了5种有机光敏染料。光谱和电化学性质测试结果显示,该类有机染料具有良好的光捕获能力,在可见光波段内具有较宽和较强的吸收,并且电化学活性良好。光电性能测试发现,三苯胺为电子给体、氰基乙酸为电子受体时,相对于苯基为共轭桥的染料TPC1,以二乙氧基取代苯基为共轭桥的染料S1P光电转换效率有一定程度的提高,光电流和光电压由8.20mA cm-2和0.66V提高至9.16mA cm-2和0.71V。以二乙氧基取代苯基为共轭桥时,不同的电子给体对体系的光伏性质亦有影响。以三苯胺为电子给体的染料S1P在420nm处的最大IPCE值为72%,光电转换效率为4.23%,在相同条件下N719得到5.90%的光电转换效率。以烷氧基链修饰的三苯胺和N-戊基吩噁嗪为电子给体的染料S3P和S30其光电转换效率均保持在4%左右,最大IPCE值保持在50%以上,并且相对于S1P,拓宽了其IPCE向应,分别宽达675nm和715nm。