近年来，基于异靛蓝及其衍生物的聚合物太阳能电池（PSCs）引起国内外广大科研工作者的极大研究兴趣；基于异靛蓝及其衍生物的聚合物具有良好的紫外-可见（UV-vis）光谱吸收、较高的开路电压（Voc）和良好的空气稳定性；因此设计合成基于异靛蓝及其衍生物的聚合物太阳能电池材料具有重要意义。本论文设计合成一系列异靛蓝及其衍生物，以其为电子受体单元(A)，苯并二噻吩和噻吩为电子给体单元（D），合成一些共轭聚合物，并对其光伏性能进行研究。主要工作如下：　　1、设计合成单烷基取代异靛蓝（IIDH），和苯并二噻吩（BDT）单元共聚得到聚合物 PBDTO-IIDH和 PBDTT-IIDH，光学能带隙分别为1.56 eV（PBDTO-IIDH）和1.59 eV（PBDTT-IIDH）。采用倒置结构器件测试，当PBDTO-IIDH:PC61BM为1:1.5(w/w），经退火处理后，光电转化效率（PCE）为1.73%。　　2、设计合成单噻吩连接两个异靛蓝的A-D-A型新电子受体单元，与苯并二噻吩单元共聚得到含有一种电子受体单元（异靛蓝）和两种电子给体单元（噻吩和苯并二噻吩）的聚合物PBDTO-DIIDT和PBDTT-DIIDT，聚合物的最大吸收峰将近700 nm；采用倒置结构器件测试，基于PBDTT-DIIDT的太阳能电池的PCE为3.33%；设计合成此类型结构的聚合物可以有效解决无规共聚物结构难以准确定义的问题。　　3、针对异靛蓝的二面角问题，设计合成以噻吩为内核的异靛蓝衍生物IIDT和IIDT8，通过计算机模拟可知噻吩与吲哚酮环的二面角只有0.14°;以其为电子受体单元、BDT为电子给体单元合成聚合物 PBDTO-IIDT8、PBDTO-IIDT和PBDTT-IIDT,聚合物的UV-vis光谱吸收范围为300 nm?750 nm；采用倒置结构器件测试,基于PBDTO-IIDT8的PSCs的PCE为2.42%，而基于PBDTO-IIDT和PBDTT-IIDT的PSCs的PCE分别为1.33%和1.51%；。　　4、为解决异靛蓝的二面角问题，设计合成以丁二烯为内核的异靛蓝衍生物EBI，与苯并二噻吩单元共聚得到聚合物 PBDTO-EBI和 PBDTT-EBI，计算机模拟可知丁二烯与吲哚酮环的二面角只有0.18°，说明 EBI平面性好；聚合物UV-vis光谱吸收范围为300 nm?750 nm；PBDTO-EBI和PBDTT-EBI的HOMO都比较低，分别为-5.46 eV和-5.51 eV，有利于获得较高的开路电压；采用传统结构器件测试，基于PBDTO-EBI的PSCs的PCE为3.00%，而基于PBDTT-EBI的PSCs的PCE达到4.59%，开路电压为0.94 V；设计合成以丁二烯为内核的异靛蓝衍生物可以有效解决异靛蓝二面角问题。　　5、设计合成非对称结构的新型电子受体单元 TEI，分别与单噻吩和苯并二噻吩单元共聚得到聚合物PT-TEI、PBDTO-TEI和PBDTT-TEI，在氯仿溶液中，聚合物UV-vis光谱吸收范围为300 nm?800 nm，最大吸收峰分别为615 nm(ε=2.78×105 M-1cm-1),576 nm(ε=1.22×105 M-1cm-1)和581 nm(ε=1.75×105 M-1cm-1);计算机模拟可知噻吩和吲哚酮环的二面角为0.10°，说明单体TEI平面性良好；采用倒置结构器件测试，PC61BM作为受体材料，当聚合物:PC61BM为1:2（w/w）时，PCE分别为6.96%、4.90%和4.22%；当PT-TEI:PC61BM为1:1.5(w/w)，PCE高达7.32%；这种基于非对称性结构单体的材料成功应用于PSCs。