自从20世纪以来,人类在经济、科技、文化等诸多方面都经历了史无前例的快速发展,每一个领域发展的背后,都离不开能源的支持。然而化石资源的储存是有限的,因此寻找新型、无污染的可再生能源是人类所要面对的一个重大挑战。而在众多新型可再生能源中,太阳能由于其储量丰富、易于被利用的特点被认为是最有希望解决能源问题的新型能源。有机聚合物太阳电池由于具有质轻,价廉,低毒,柔性等无机太阳电池所不具备的优势,受到了全球科研工作者们的关注。目前,单节聚合物太阳电池的光电转换效率已经超过10%,但是,距离大规模商业化应用还有很长的路要走。制约聚合物太阳电池发展的关键在于器件的效率和寿命,尤其是高效的聚合物电子给体材料。因此,如何寻找具有窄带隙、宽吸收光谱、高迁移率的聚合物给体材料来提高电池的效率是目前聚合物太阳电池的一个研究重点。自从萘[1,2-c:5,6-c]二[1,2,5]噻二唑(本论文均简称为萘二并噻二唑或NT)单元被应用到聚合物太阳电池中后,其优异的光伏特性便受到学术界的广泛关注。本论文的主要工作是围绕萘二并噻二唑这一分子,通过化学合成的手段,从聚合物主链结构、侧链结构及萘二并噻二唑分子本身三个方面对萘二并噻二唑体系进行拓展,并详细研究了这些体系的光伏性质。在第二章工作中,我们设计并合成了一系列以联噻吩单元为π桥键,以萘二并噻二唑为acceptor(A)单元,与四种不同donor(D)共聚的D-A型聚合物。我们发现这类聚合物都具有良好的能量转化效率,其中聚合物PF-C12NT的效率达到6.51%,是目前以芴为donor的聚合物中当今世界的最高效率。这个结果证明了联噻吩为桥键与萘二并噻二唑组合的优异特性,为今后设计高效聚合物材料提供了很好的参考。在第三章工作中,我们合成了一系列基于苯并双噻吩、苯并噻二唑以及萘二并噻二唑的三元共聚物,通过改变acceptor组分的比例,研究不同含量下萘二并噻二唑会如何影响聚合物的效率。我们发现,随着萘二并噻二唑在聚合物中比例增加,聚合物的光电转换效率呈现出先上升后下降再上升的趋势,在萘二并噻二唑含量为30%时效率最高。虑到萘二并噻二唑是一类高成本的构建单元,减少这类材料的用量同时又保持较高的效率,无疑对未来的工业化生产具有重要意义。在第四工作中,我们合成了一系列主链结构相同,侧链不同的聚合物,侧重点在于分别改变donor单元和acceptor单元烷基侧链的长短及类型,观察不同烷基链对效率的影响。结果发现,侧链结构的微调可以显著的影响聚合物的光物理和化学性质,最终体现在能量转化率的巨大差别上。这些结果为今后如何选择侧链,进一步优化基于苯并双噻吩和萘二并噻二唑的聚合物提供了宝贵的经验和指导,为今后制备高效材料打下基础。在第五章工作中,我们延续第四章工作的思路,同样是通过改变侧链结构来调节聚合物的各项性质。我们改变donor单元侧链的芳香取代基团,目的是降低聚合物的HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)能级,以达到提升Voc的目的。我们发现,当BDT上芳香基团的给电子能力下降时,聚合物的HOMO能级也会随之下降。最终器件的Voc获得了较大的提升。在第六章工作中,我们首次成功的设计并合成了萘并喹喔啉这一新型单体并将其引入到D-A型共轭聚合物中作为太阳电池活性层中的给体材料。萘并喹喔啉的化学结构与萘二并噻二唑相仿,都是以萘环为核的中心对称结构,因此也具有很好的平面性。然而,由于具有多个可修饰位点,萘并喹喔啉结构的溶解性可以灵活调节,克服了萘二并噻二唑溶解性差的问题。此外,更好的溶解性也扩大了donor单元的选择范围,同时提高了材料的溶液加工性。我们将萘并喹喔啉结构作为acceptor合成了一系列新型共轭聚合物,这些聚合物表现出很好的分子堆积特性,以及不错的光电转化效率,这些结果证明了萘并喹喔啉结构是一类有良好应用前景的光电材料。