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本论文综述了有机太阳能电池的研究现状。为了提高有机太阳能电池的稳定性和效率，本论文设计合成了一个含吡啶功能化的富勒烯衍生物，以及系列含苯并二噻吩单元的光伏给体材料，通过X射线衍射或核磁共振氢谱、碳谱和质谱表征了他们的化学结构。利用热失重分析、循环伏安法和紫外-可见吸收光谱等方法研究了这些材料的热稳定性、电化学性能和光学性能。通过本体异质结型有机太阳能器件，研究了他们的光伏性能。本论文的研究内容主要为：1)设计合成了一个吡啶功能化的吡唑并富勒烯M1，通过X射线单晶衍射，我们进一步确定了M1的结构。以M1作为缓冲层修饰反式太阳能电池的ZnO，使得基于P3HT:PC61BM制作的反式太阳能电池效率从3.65%提高到了4.18%。这个缓冲层能有效增强器件的激子分离和降低接触电阻，从而使光伏器件拥有更高的短路电流和填充因子。2)设计合成了以苯并二噻吩为给体单元，三联噻吩为共轭π桥，氰基若丹宁为末端受体单元的D(T3-DCRD)-BDT和D(T3-DCRD)-TBDT两个小分子光伏材料。研究表明，这两个材料都具有良好的热稳定性，较宽的吸收光谱和良好的溶解性，如氯仿和氯苯等溶剂。基于D(T3-DCRD)-BDT和D(T3-DCRD)-TBD与PC61BM的光伏器件能量转换效率分别达到1.10%和1.94%，这表明由噻吩取代的苯并二噻吩表现出更好的光伏性能。3)设计合成了一个新型侧链悬挂三苯胺的苯并二噻吩单元D(TPAT)BDT，并以这个单元通过stille聚合偶联与苯并噻二唑和吡咯并吡咯二酮合成了两个PD(TPAT)BDT-BT和PD(TPAT)BDT-DPP聚合物光伏材料。这两个聚合物都有良好的热稳定性和较宽的吸收光谱，在许多常见溶剂中都有很好的溶解性，比如氯仿和氯苯等溶剂。由于PD(TPAT)BDT-BT相对PD(TPAT)BDT-DPP有更高的聚合度，并且PD(TPAT)BDT-BT具有相对更小的空间位阻，更容易与PCBM进行激子分离。所以基于PD(TPAT)BDT-BT制作的器件有更高的效率：PCE=1.78%(Voc=0.69V, Jsc=5.34mA/cm2, FF=48%)。