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近年来,随着现代社会的快速发展,人类对能源的需求量越来越大。然而,越来越多的石油等传统能源的使用,使得这些非可再生资源面临储量枯竭的危机,而且也造成了巨大的环境污染。太阳能由于其清洁且取之不尽用之不竭的特点,越来越受到人们的关注。聚合物太阳能电池由于质量轻、成本低、易制备而且可以制备成柔性和大面积器件等优点,被认为是未来利用太阳能的有效途径之一。聚合物给体材料的创新是推动聚合物太阳能发展的主要推动力之一。聚合给体材料的结构可分为共轭主链和侧链两部分。共轭主链决定了聚合物的光电性质。另一方面,侧链的选择不仅仅是为了满足聚合物给体材料的溶液可加工要求,它还影响着分子间的排列、分子能级等从而影响聚合物太阳能电池的器件性能。本论文将在聚合物给体材料上引入不同的给电子侧链,系统研究在改善聚合物的吸收光谱、电子能级和光伏性能等方面的作用,主要包括:(1)以噻吩并噻吩(TT)为受体单元,在其给体的BDTT单元的侧链上分别引入烷硫链和烷氧链,合成了两个新的D-A聚合物PBDTT-OS-TT-EF和PBDTT-OSTT-CF。通过给电子侧链的引入,PBDTT-OS-TT-EF和PBDTT-OS-TT-CF都展示出比原先更宽的吸收光谱,和更低的HOMO能级(分别为-5.34 eV和-5.46 eV)。基于PBDTT-OS-TT-CF的聚合物太阳能电池器件开路电压Voc达到了1.00 V,是文献报道的基于TT单元聚合物的最高值。(2)以吡咯并吡咯二酮(DPP)为受体单元,并使用了异辛基、异辛硫基和异辛氧基取代的BDTT单元作为给体,分别合成了三种新的D-A聚合物PBDTT-DPP、PBDTT-S-DPP和PBDTT-O-DPP。这三种聚合物具有较好的吸收,它们的HOMO能级分别为-5.47 eV、-5.48 eV和-5.41 eV。通过SCLC的方法测定了其纯聚合物的空穴迁移率分别为2.27×10-3 cm2 V-1 s-1、8.56×10-3 cm2 V-1 s-1和1.78×10-3 cm2 V-1 s-1。通过对相应聚合物的光伏器件优化表征后,基于聚合物PBDTT-S-DPP:PC70BM(1:2,w/w)的器件开路电压为0.80 V,能量转换效率达到了4.64%。(3)以苯并噻二唑(BT)为受体单元,苯并二噻吩(BDT)为给体单元,并在BT单元上引入两个F原子,同时在BDT与BT之间的噻吩π-桥上引入给电子侧链异辛氧基,分别合成了三种新的D-A聚合物PBDTTS-OT-BT、PBDTTO-OT-BT和PBDTT-OT-BT。这三种聚合物具有较为相近的吸收光谱,其中聚合物PBDTTS-OTBT的吸收边达到了880 nm,其他两种聚合物的吸收边在860 nm左右。因这三种聚合物较高的HOMO能级(分别为-5.14 eV、-5.06 eV和-5.05 eV),因此基于这三种聚合物的太阳能电池器件的开路电压都小于0.7 V。基于聚合物PBDTTS-OT-BT:PC70BM(1:1,w/w)的器件效率最高为3.15%。