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与传统硅太阳能电池相比，染料敏化太阳能电池由于具有制备成本低和环境友好等优点而受到了广泛的关注。在染料敏化太阳能电池中，光敏剂在对太阳光的吸收利用和光电转换方面扮演着重要角色。越来越多的研究者将目光聚集到对新型高效光敏染料的设计合成上。 卟啉是研究应用最为广泛的一类光敏剂，它具有摩尔消光系数高、结构稳定等特点。通过对卟啉相关位点的修饰可以调控其光学、光物理以及电化学性质。目前，众多基于卟啉的光敏剂被设计合成出来并实现了较好的光电转换效率。 对于单卟啉，其吸收光谱在Soret带与Q带间存在着的“吸收波谷”以及在长波段区较弱的光谱吸收影响了染料对太阳光的利用。另一方面，具有大环平面结构的卟啉分子容易在TiO2表面自聚集，分子间的自聚集效应会导致染料激发态的淬灭，影响染料的电子注入效率。因此，通过对卟啉结构进一步优化，设计合成新型高效率的卟啉染料仍有重要的学术意义和广泛的应用前景。基于此，本论文就新型卟啉类染料的设计合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用进行了系统的研究。论文的主要工作包括以下3个方面: 1、设计合成了4种基于meso-meso直接键连双卟啉的双D-π-A染料(ZT01～04)并将其成功地应用于染料敏化太阳能电池。Meso-meso直接键连双卟啉分子独有的正交结构有利于抑制染料的堆积和减少电子复合。其卟啉单元间强烈的激子耦合作用使得染料吸收光谱变宽，增加了染料对太阳光的利用。在AM1.5(100 mW cm-2)标准光照射下，双D-π-A染料ZT04实现了较单D-π-A染料ZT05更好的光电转换效率。由于卟啉meso位苯基上的碳十二烷氧链以及位于三苯胺上的正辛氧链有效地屏蔽了电解质同TiO2的接触，染料ZT02表现出最高的开路电压。 2、设计合成了3种基于烷氧链连接双卟啉的双D-π-A结构染料分子(ZT06、ZT07和ZT08)，系统考察了染料的光物理性质、电化学性质和光伏性能。双D-π-A结构有利于染料的吸附，改善光电流。相对于单D-π-A结构的棍状结构，双D-π-A染料可以有效抑制染料分子间的自聚集和电子复合。双D-π-A染料表现出较单D-π-A染料更好的短路电流、开路电压和光电转换效率。同时，不同烷氧链对染料光伏性质也有重要影响。在AM1.5(100 mW cm-2)标准光照射下，染料ZT08表现出最好的光电转换效率(4.07％)。 3、设计合成了基于2-脲基-4[1氢]-嘧啶酮四氢键结构的卟啉-Bodipy组装体Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，考察了组装体内的能量转移过程。稳态和时间分辨荧光光谱研究表明所有组装体都发生了快速高效的能量转移过程。将染料ZT11和ZT12以共敏方式同TiO2作用，在AM1.5(100 mW cm-2)标准光照射下，实现了2.57％的光电转换效率，高于ZT11、ZT12分别单独敏化时的光电转换效率。分子间能量转移对于提升电池效率有重要作用。