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聚合物太阳能电池(PSCs)可以溶液加工，具有可大面积制备、质量轻和低成本等优点。对于聚合物太阳能电池来说，活性层材料决定了器件所能达到的最大电流、最高开路电压和最高填充因子。过去十年中，许多聚合物太阳能电池研究的重要的突破都与新活性层材料的发现密切相关。特别是2009年发展出的基于苯并二噻吩的聚合物，基于该聚合物的光伏性能当时只有5.6％。此后，衍生出了无数基于苯并二噻吩单元的共聚物，并且当前最高效率已经超过10％，但是开路电压较低(小于0.80 V)。然而，采用其他设计思路，研发基于其他新构筑单元的共聚物的报道相对较少。 聚合物骨架上的侧链对聚合物的性能有着重要的影响，进而改变聚合物太阳能电池的转化效率。通过侧链调控，设计并合成了四个基于梯形四对亚苯基的共聚物P3FTBT1、 P3FTBT1F、P3FTBT8O6和P3FTBT1O6。这些聚合物具有宽带隙(～2.0 eV)和较低的最高占据分子轨道(HOMO)能级(从-5.44到-5.53 eV)。把梯形四对亚苯基中间的两个己基换成甲基得到聚合物P3FTBT1，基于该聚合物的器件效率达到5.39％。在苯并噻二唑(BT)单元上引入氟原子得到共聚物P3FTBT1F，基于该聚合物的电池具有1.09 V的高开路电压，同时效率仍有4.50％。在苯并噻二唑单元上引入两个烷氧基侧链得到聚合物P3FTBT1O6，其光伏器件具有5.73％的效率，同时开路电压为1.02 V。这些结果显示，梯形四对亚苯基是构筑高效率和高开路电压给受体型共聚物的优良的构筑单元。 基于茚并噻吩和苯并噻二唑(BT)单元，我们设计并合成了两个应用于PSCs的共聚物PITBT和PITFBT。基于氟原子取代的BT的聚合物PITFBT的光伏器件的最高效率为9.14％，短路电流为15.36 mA/cm2，开路电压为0.90 V。我们第一次证明不对称的茚并噻吩是构筑高效率共聚物的很好的给体单元，进一步可以研发出很多基于不对称的茚并噻吩的高性能的聚合物。 将茚并噻吩衍生物与强吸电子的4，7-二碘-5，6-二氟-苯并噻二唑单元聚合得到给受体型聚合物PIF2FBT。该聚合物具有中等的带隙(1.82 eV)、较低的HOMO能级(-5.54 eV)和合适的最低未占分子轨道(LUMO)能级(-3.66 eV)，显示其PSCs会具有较高的开路电压和较大的短路电流。通过添加剂调控PIT2FBT∶PC71BM混合薄膜的形貌，基于该聚合物的最高效率高达9.01％，同时开路电压为1.0 V。据我们所知，这是在开路电压1.0 V以上的最高效率。由于具有较高的带隙和效率，PIT2FBT是叠层太阳能电池中短波长吸收材料的最佳选择之一。