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本文以开发高效、稳定的染料敏化太阳能电池为目标,选取染料敏化太阳电池中的核心组件--染料为研究对象,开发了几种新型有机D-π-A型小分子与聚合物染料,通过光电物理化学表征技术,分析染料结构与性能的关系和变化规律。研究内容和结论如下：(1)合成了四种基于吩嗯嗪单元(POZ)的有机染料,通过在模板染料POZ-2的7号位引入N-苯基吩噻嗪,N-苯基吩噁嗪和三苯胺三个给电子基团,得到染料分子POZ-3,POZ-4,POZ-5。通过理论计算和电化学分析四个染料分子的结构和能级分布可知,随着三种给电子基团的引入,HOMO能级相应提高。由于POZ-4中分子的特殊结构,POZ-4的激发跃迁为HOMO-1到LUMO的跃迁。基于四个染料分子的DSSC器件测试结果表明,在7号位引入N-苯基吩噻嗪得到的染料分子POZ-3表现出7.8%的光电转换效率(769mV,13.98mA cm-2),通过瞬态光电压和光电流衰减测试分析表明,由于结构不同所致的电池光电压及其相关的半导体导带边的变化对电池性能起着决定性的作用。(2)对比分析两种具有不同共轭方向的POZ基染料分子POZ-1与POZ-2的结构和性能关系。通过理论计算结果表明,当把POZ-1分子的共轭方向从沿“N”原子方向改成沿2号位方向(POZ-2),分子整体性能大大提升,因为,POZ-1中POZ单元与苯环单元之间的二面角接近90°,导致分子内基态到激发态(HOMO-LUMO)的电荷传输禁阻,相反,POZ-2的D单元与π单元之间的二面角仅为16°,具有更好的共轭性和电子离域性。另外POZ-2中的烷基链可以在一定程度上抑制暗电流,进一步导致POZ-1的Voc与jsc明显低于POZ-2,以致POZ-1的光电转换效率(2.4%)远小于POZ-2(6.5%)。(3)将己基噻吩作为给电子修饰体引入三苯胺染料L1中得到染料L101,对比分析其光电物理化学性能。结果表明,L101染料的溶解性和光捕获能力较L1强,以至其具有更高的Jsc。另外,引入己基噻吩之后,基于L101器件的光阳极导带边略高,使其具有较高的开路电压Voc,且其整体光电转换效率为5.1%,较染料L1的4.7%略有提升。这种微弱的提升表明,在三苯胺类有机小分子染料中引入己基噻吩可提升染料的整体性能,但是这种改进不如钌染料分子(C101)明显。(4)合成了三种聚合物染料分子：PPTZF, PPTZCZ和PTPACZ,它们的分子量基本在2300-3000(DP-4),通过比较三个染料分子的光物理化学特性,可知,三苯胺作为给电子单元在聚合物染料中表现出较好的性能,对应的聚合物PTPACZ染料电池的光电转换效率为4.4%。是目前为止聚合物染料敏化太阳能电池的最高效率。我们的工作证明小分子有机染料的设计思路也符合聚合物染料分子的设计。