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有机太阳能电池具有活性材料可灵活设计与合成、原料来源广泛、重量轻、柔性好、生产成本低廉、制造工艺简单等优点。因此，充分发展有机太阳能技术对广泛廉价地利用太阳能具有重要的意义。共轭聚合物是一类典型的有机光伏材料。当前对其革新的主流策略是集中在对构成主链单元的π共轭基团的设计、修饰和组合上，以期得到覆盖更广太阳光谱、具有更佳膜微观形态和电荷传输能力的材料。在本论文中，我们提出将光电基团置于共轭聚合物的侧链，期待利用侧链光电基团间的相互作用，能够有效构筑有别于共轭主链的电荷传输第二通道，从而发展出结构新颖的有机光伏材料。
在第一个研究课题中，我们将典型的空穴传输基团引入至当前已知窄带隙聚合物的侧链，以提升其空穴传输能力、改善光伏性能。聚（2，7-(9，9-二烷基-芴)-并-5，5’-(4，7-二-2-噻吩基-2，1，3-苯并噻二唑)）(PFDTBT)是一类著名的供体-受体交替共轭聚合物。但是PFDTBT较低的空穴迁移率导致其光伏性能并不理想。为了提升聚合物PFDTBT的电荷迁移能力，我们将单个咔唑单元或树枝状咔唑单元引入聚合物侧链中。研究发现，引入单个咔唑单元，不仅能够增强聚合物在紫外—可见光区的光伏吸收能力，也能够增强材料的空穴迁移能力，提升太阳能电池的光伏性能。我们也证明了，光激发的电子和能量能够在咔唑单元和PFDTBT主链间发生转移。相比单个咔唑单元，树枝状咔唑单元修饰聚合物PFDTBT后，材料的光伏性能降低。
在第二个研究课题中，我们在PFDTBT聚合物侧链修饰典型的电子受体基团(C60)，以构筑兼具空穴和电子传输通道的双缆型有机光伏材料，以期作为单一组分用于构筑有机太阳能电池的活性层;同时利用热力学不相容的末端，调控其凝聚态的结构，从而改善其光伏性质。根据这一思想，我们首先制备了侧链带烷基长链和侧链带烷氧基长链的C60衍生物(C12H25-C60-COOH和TEG-C60-COOH)，并分别将它们和一半烷基末端为羟基的PFDTBT进行酯化反应，成功制备了两种侧链悬挂有C60衍生物的窄带隙双缆型聚合物(PFDTBT-C60-TEG和PFDTBT-C60-C12H25)。PFDTBT-C60-TEG具有两亲性质，而PFDTBT-C60-C12H25是非两亲的。荧光光谱证实，C60的引入，两种双缆型聚合物的PFDTBT主链荧光都基本淬灭，表明在这两种双缆型聚合物中，都可以发生从PFDTBT共轭主链至侧链C60单元的高效光诱导电子转移反应。将这两种双缆型聚合物作为单一组分，制备了玻璃/ITO/PEDOT:PSS/活性层/Ca/Al电池器件。器件性能表明，基于两亲性质的PFDTBT-C60-TEG的电池器件比不具有两亲的PFDTBT-C60-C12H25表现出更好的性能。