染料敏化太阳能电池(DSSCs)作为太阳能电池的分支之一,因为具有广阔的应用前景,一直是太阳能电池领域的研究热点。纯有机染料因原材料便宜易得、结构多样化、合成步骤简单且能长期稳定存在等优点得到了研究者们的青睐。本论文主要合成了两个系列共7种新型纯有机染料,利用紫外可见吸收光谱、荧光发射光谱、循环伏安法等手段对染料的光物理与电化学性能进行测试。通过密度泛函理论对电子能级分布以及分子最优构型进行了模拟计算。将染料组装成DSSCs器件后,通过J-V曲线、单色光转化效率(IPCE)以及电化学阻抗(EIS)等测试手段对电池的光伏性能进行了表征。本论文具体的研究工作分为以下几个方面:在第一章中,主要介绍了染料敏化太阳能电池的工作原理以及综述了几类典型的敏化剂。通过对拥有高效率敏化剂制备的DSSCs探讨发现,研究者们一直在通过合适的分子设计来寻求具有宽光谱响应同时又能够有效抑制分子间聚集的染料,而需要在同一个分子中同时满足上述两种优势的染料分子整体的共轭程度通常需要被谨慎考虑。在以往的分子设计中,供体部分关注点主要放在引入抗聚集的基团上,而忽略了对供体自身平面性的研究。而连接桥的平面性虽然在单锚固染料中被多次研究报道,但在双锚固染料中的研究却比较少见。基于目前敏化剂的研究现状,本论文主要从供体和连接桥平面性的角度进行展开,合成了一系列新型染料,并取得了一些值得借鉴的研究结果。在第二章中主要研究了一系列不同平面性的供体对分子光电性能的影响。分别设计并合成了以咔唑、5-苯基亚氨基二苄(IDB)、5-苯基亚氨基芪(ISB)和9,9,10-三苯基9,10-二氢吖啶(TDD)作为供体,噻吩作为π桥,喹喔啉作为辅助受体的D-A-π-A型敏化染料。通过对基于上述不同供体的一系列染料对比发现,5-苯基亚氨基芪(ISB)相较于其它的供体展现出更强的供电子能力,ISB的引入使得分子具有最合适的平面性,更有利于分子内电子转移,同时能够有效地吸收太阳光,获得更宽的光谱响应并展现出更大的摩尔消光系数。对上述几种染料组装电池后的光电性能研究发现,基于ISB作为供体的染料QL3最终获得了最高的光电流以及最高的光电转换效率。当QL3与WL5共敏化时,光电性能得到进一步改善,实现了高达8.26%的光电转换效率,高于相同条件下N719的7.75%。该结果充分说明了通过对于供体结构的调控可以影响它的供电子能力以及整个染料分子的平面性,从而可以调控染料的聚集程度。而在供体上引入位阻基团能够有效地抑制暗电流,从而达到提升开路电压的目的。在第三章中主要研究了连接桥的共轭程度对于双锚固染料结构及其光电性能的影响。在本章中,设计了三种以吩噻嗪作为供体,不同位置取代的烷基二噻吩作为π桥,氰基乙酸为受体的双锚固染料。通过系统地研究有机染料不同连接桥与光伏性能之间的关系发现,二噻吩(DT)连接位点的不同可以显著影响染料分子骨架的共轭程度,并且对抑制分子间聚集有很大积极作用。与具有大位阻的刚性基团取代染料TPTZ3相比,在TPTZ1-2的合适位置引入柔性侧链是一种实现双锚固染料更高光电性能的一种行之有效的策略。最后,基于TPTZ2的DSSC器件表现出7.50%的光电转化效率,而相同条件下达到基于N719电池的99%。此研究结果为高效抗聚集有机敏化剂的设计提供了一种新方法。