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基于聚合物本体异质结太阳能电池捕获太阳能的技术具有为世界提供能源的潜在可能。而要让这种技术成为可能，必须提高其能量转化效率。本论文涉及两维和线性聚合物的合成以及光伏性能表征。
1.第一章中介绍了研究背景、机理、聚合物太阳能电池的结构以及我们的研究课题。第二章中，我们描述了主链为咔唑-三苯胺，侧链分别为醛基(PCzTPA-CHO)、单氰基(PCzTPA-CN)和双氰基(PCzTPA-DCN)的3个交替共聚物的合成，并展示了一种可以通过调控侧挂基团来调控能级的简单高效的分子工程。基于PCzTPA-CN/PC70BM的聚合物太阳能电池能量转化效率达到了0.81%，开路电压达到了0.93V。
2.第三章中，我们描述了主链为咔唑-三苯胺交替单元，共轭支链为噻吩乙烯并且末端带有醛基(PCzTPA-CHO)、单氰基(PCzTPA-CN)、双氰基(PCzTPA-DCN)以及硫代巴比妥酸(PCzTPA-TVDT)吸电子基团。基于PCzTPA-TVDT/PC70BM的聚合物太阳能电池能量转化效率达到了2.76%，开路电压达到了0.87V。研究结果显示了共轭支链的重要性。
3.第四章中，我们描述了主链为咔唑-噻吩交替单元的4个聚合物，共轭支链为噻吩乙烯并且末端带有醛基(PCzTh-CHO)、单氰基(PCzTh-CN)、双氰基(PCzTh-DCN)以及硫代巴比妥酸(PCzTh-TVDT)吸电子基团。研究了末端吸电子基团对吸收、形貌、迁移率和光伏性能的影响。基PCzTh-TVDT/PC70BM的聚合物太阳能电池能量转化效率达到了2.16%，开路电压高达1.06V。
4.第五章中提出了一种发展新型二维聚噻吩的“支链间隔”的设计思想。并应用这种设计思想，合成了末端支链带有三苯胺乙烯基团、间隔基团为4个连噻吩的聚合物PT5TPA。基于PT5TPA/IC60BM的聚合物太阳能电池能量转化效率达到了3.6%，开路电压高达0.94V。
5.第六章中应用“支链间隔”的设计思想，合成了以三连噻吩为间隔基团、噻吩乙烯为共轭支链且末端带有2-己基癸烷(PT4TV)和2-己基癸羰基(PT4TV-CB)的两个聚合物，基于PT4TV-C/IC60BA的聚合物太阳能电池能量转化效率达到了3.05%，开路电压高达0.93V。
6.第七章中合成了基于二噻吩噻咯和二噻吩并噻唑基团的聚合物(PDTSTTz-4)。聚合物的带隙为1.76 eV，空穴迁移率为ca.7.8×10-2 cm2/Vs。基于PDTSTTz-4/PC70BM的聚合物太阳能电池能量转化效率达到了5.88%，开路电压为0.73V，短路电流为11.25 mA/cm2，填充因子高达71.6%