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本论文先以苯并二噻吩(BDT)横向扩展而成的萘并二噻吩(NDT)作为研究对象,利用二维共轭的NDT单元构建出了聚合物和小分子两种不同类型的有机给体光伏材料,深入研究了材料的分子结构与相应器件的光伏性能之间的关系。本论文又在二维共轭BDT单元的纵向上扩展出了一个新的构筑基元,并以此合成出了一个新型小分子给体光伏材料,又利用其构建出了一个全小分子型三元体系有机太阳能电池,深入研究了该小分子对三元体系光伏器件的性能带来的影响。设计、合成出了两个以二维共轭的NDT单元为电子给体、噻吩并吡咯二酮为电子受体的给-受(D-A)共聚物,PzNDTT-TPD1和PzNDTT-TPD2,两者选择了不同的噻吩单元作为给、受体之间的连接桥。相比之下,PzNDTT-TPD1的光伏性能更为突出一些,其相应光伏器件的能量转换效率(PCE)在活性层厚度为200 nm的情况下达到最大(7.5%)。设计、合成出了两个以二维共轭的NDT单元为电子给体、氰基酯基为电子受体的受-给-受(A-D-A)型小分子,NDTT-CNCOO和NDTP-CNCOO,两者分别选择了噻吩和苯作为NDT单元两侧的共轭侧链。其中NDTP-CNCOO的光伏性能更为突出一些,其相应的光伏器件能量转换效率(PCE)在活性层厚度为300 nm的情况下达到最大(7.2%),这是目前基于NDT单元的小分子光伏器件所能达到的最好结果。设计、合成出了一个新型小分子给体光伏材料DR3TBDTT-E,该小分子可以看作是对已报道的小分子DR3TBDTT在纵向上的扩展与修饰。将DR3TBDTT-E加入到由DR3TBDTT和富勒烯衍生物(PC71BM)所组成的二元体系有机太阳能电池当中,可以构建出一个由DR3TBDTT、DR3TBDTT-E和PC71BM组成的全小分子型三元体系有机太阳能电池,其最佳器件性能达到了10.1%,这是目前全小分子型三元体系有机太阳能电池所能达到的最好结果。