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聚合物太阳能电池具有成本低、重量轻、容易制备以及有可能制备成柔性器件等突出优点，近年来受到广泛关注。但与无机半导体太阳能电池相比，其能量转换效率还比较低，这主要是由于共轭聚合物的太阳光利用率和载流子迁移率低。为此，本论文的研究工作主要集中在设计和合成具有宽吸收和高空穴迁移率的新型聚噻吩衍生物，以便改善聚合物的光伏性能。得到的重要结果如下：
1.通过GRIM方法聚合得到了两种可溶的、带苯乙烯和苯乙炔共轭支链的聚噻吩衍生物P30PVT和P30PET。聚合物的吸收光谱呈现出两个吸收峰，分别在紫外区和可见区。相对于P30PVT来说，P30PET在可见区的吸收红移，在紫外区的吸收蓝移，电化学结果也证实了带隙的降低。
2.为了研究共轭支链上的取代基对于聚合物性质的影响，本文作者合成了四种共轭支链上取代基不同的支链共轭聚噻吩。发现共轭支链上烷氧基取代可使聚合物的吸收光谱增强并且红移。基于苯乙烯支链上带两个甲氧基的聚噻吩的光伏器件，在AM1.5，80 mW／cm2模拟太阳光下，最高能量转化效率为1.63％。
3.通过stille反应聚合得到两种3-(1-己烯基)噻吩和噻吩的交替共聚物Pa(反式：顺式=77：23)和Pb(全反式)。从Pb到Pa，聚合物的吸收光谱轻微红移，电化学带隙轻微降低。X射线衍射分析表明Pa比Pb有更好的拉曼结构。两种聚合物的空穴迁移率(SCLC方法)分别为2.34×10-4cm2/Vs(Pb)和7.02×10-4 cm2/Vs(Pa)。基于两种聚合物的太阳能电池的能量转化效率分别为1.16％(Pb)和1.70％(Pa)。
4.合成了带不同含量(2％，5％，10％)的“乙烯-苯环-乙烯”共轭桥的交联型聚噻吩。随着共轭桥含量的增加，聚合物的紫外-可见吸收光谱蓝移，电化学带隙升高。这种共轭桥连的聚噻吩的空穴迁移率有明显改善，聚合物中含5％的共轭桥时，空穴迁移率达到最大值7.01×10-3 cm2／Vs(SCLC方法)。
5.合成了带不同含量(2％，4％，8％)的“乙烯-三噻吩-乙烯”共轭桥的交联型聚噻吩。这种共轭桥连同样改善了聚合物的空穴迁移率，聚合物中含2％的共轭桥时，空穴迁移率达到最大值4.70×10-3(SCLC方法)。这种较长的共轭桥与前面的“乙烯-苯环-乙烯”相比，对聚合物的吸收光谱的蓝移影响较小。基于这种共轭桥连聚噻吩的聚合物太阳能电池的能量转化效率，在AM1.5，100mW／cm2模拟太阳光下，最高值为1.72％。
6.通过Stiile偶联反应，合成了四种支化聚噻吩PT-TFhV10～PT-TThV40，这些聚噻吩含有不同含量(10％～40％)的三噻吩-乙烯(TThV)共轭侧链。这些聚合物的吸收光谱、空穴迁移率、光伏性能都比没有共轭侧链的聚合物有很大程度的改善。当聚合物中含20％的带TThV基噻吩单元时，空穴迁移率达到最大值为6.35×10-3cm2／Vs(SCLC方法)，基于这种聚噻吩的聚合物太阳能电池的能量转化效率也达到1.91％。
7.合成了三种含80％已基侧链和20％不同构型噻吩乙烯侧链的聚噻吩衍生物，其中PT—TV-A中为噻吩乙烯侧链，PT-TV-B和PT-TV-C中为不同构型的双(噻吩乙烯)侧链。PT-TV-B和PT—TV-C比PT—TV—A有更宽和更强的吸收光谱。三种聚合物的空穴迁移率分别为7.04×10-5，5.20×10-4和2.86×10-4cm2/Vs。基于这三种材料的聚合物太阳能电池的能量转化效率分别为1.04％，2.37％和1.33％。