近年来,纯有机敏化染料以其低成本、良好的光稳定性、性能易于调控等优点,在染料敏化太阳能电池（DSSCs）领域引起了越来越多的关注,其分子结构的设计对其性能具有至关重要的影响。在之前的工作中我们发现,D-A-π-A型敏化染料给体基团的平面化能够在保持LUMO能级几乎不变的情况下,选择性的抬升HOMO能级。但是分子结构的平面化也带来了一些问题,诸如分子刚性太强导致敏化染料的溶解性变差以及严重的分子聚集等,这些问题仍会在一定程度上影响DSSCs的光伏性能。基于此,本文在平面化分子的不同位置插入具有不同位阻效应的侧链设计并合成了系列D-A-π-A敏化染料以调控分子的各项性质。通过对系列分子进行光物理、电化学以及光伏性能的详细表征,揭示分子侧链结构与性质之间的深层次构效关系,希望为今后的染料分子设计提供理论依据。第一章简述了敏化染料的发展概况,并且综述了近几年来基于不同给体基团设计合成的敏化染料的研究进展,在此基础上提出了本论文的设计思想和研究内容。第二章合成了基于咔唑给体单元的带有不同长碳链的敏化染料CS-38-40,并且通过1H NMR,13C NMR,HR-MS,FT-IR等方式对其结构进行了表征。第三章对敏化染料CS-38-40进行了各项性质的测试,研究发现虽然具有不同侧链的染料的光物理和电化学性能非常近似,但将其制备染料敏化太阳能电池器件后,其界面间电子传输性能具有较大差异:1)以乙基为烷基链时,电荷注入效率最高,为90.89%;随后略有下降,为89.50%;2)以丁基为烷基链的染料再生效率最高,为89.67%;3)随着烷基链的延长,电荷复合过程得到有效抑制,电荷收集效率得到有效提高。基于此,以丁基作为侧链的染料CS-39展现出更好的光伏性能,其光电流密度为15.70 m A cm-2、光电压为0.765 V、填充因子为0.698、光电转换效率为8.39%。第四章通过在D-A-π-A的副吸电子基团两侧插入羧基作为侧链设计并合成了系列敏化染料CS-60-62,通过1H NMR,13C NMR,FT-IR等对其结构进行了表征。第五章通过对第四章合成的敏化染料的光物理和电化学测试发现,随着侧链羧基数量的增加,吸收带逐渐的蓝移,摩尔消光系数的大幅度降低,使得敏化染料的光捕获能力降低。LUMO能级有明显的上移,LUMO能级由-1.14 V提升至-1.24 V,-1.48 V,能带隙也随之由CS-60的2.27 V扩大至2.37 V,2.65 V。通过FT-IR光谱研究发现,无论是CS-61还是CS-62,当其吸附在Ti O2表面以后,红外光谱中均没有在1700 cm-1左右的峰,意味着染料分子中的羧基均和Ti O2产生吸附作用。结合分子构型可知,CS-61和CS-62分子均以倒伏状吸附于Ti O2表面,减少了Ti O2表面与氧化还原电对的接触几率,减少了电子复合的可能。进一步的光伏性能优化与测试仍在进行中。第六章结论,通过在平面化敏化染料分子不同位置插入不同的侧链,发现侧链分子工程对分子及其制备的光伏器件各项性质,尤其是对器件界面间电子传输能力具有较强的调控作用,是优化基于平面化敏化染料的光伏器件性能的有效策略。