有机太阳能电池由于其可溶液加工性、柔性、半透明等优点,近年来得到了广泛的关注。单结有机太阳能电池的光电转换效率已经超过16%,接近无机薄膜电池的水平。然而,大部分高性能的有机太阳能电池都是采用氯代溶剂进行制备,这些溶剂对人类和自然环境危害较大,因而不利于有机太阳能电池的大规模生产。目前基于环境友好的非氯代溶剂制备的有机太阳能电池器件性能相对较差。因此,发展可通过环境友好溶剂加工的高性能有机太阳能电池对于实现其规模应用具有重要意义。活性层材料的结构微调可以有效的优化材料的吸收、能级和载流子迁移率等性质,从而提高有机太阳能电池的光电转换效率。基于材料结构对光伏性能以及溶解度影响的深入分析,本文提出利用5-烷基-4-硫甲醚噻吩（MTT）作为共轭侧链的微调方法,发展给体聚合物材料以实现非氯代溶剂制备的高效有机太阳能电池。基于MTT共轭侧链修饰的聚合物PMTT56在溶解度、分子间作用力以及能级等性质上得到优化,从而在甲苯制备的器件中获得高达12.6%的效率。本文具体内容如下:论文第一部分首先对有机太阳能电池的基本知识进行了介绍;然后简述了有机太阳能电池器件的优化策略、研究进展以及实际的应用情况;最后,基于对有机太阳能电池领域的总结和分析,针对当前有机太阳能电池发展中的关键问题,提出了本文的研究目的和研究内容。论文第二部分对MTT构筑的聚合物PMTT56以及两个对照聚合物进行了基本性质表征。与5-烷基巯基噻吩（EHTT）修饰的聚合物PEHTT相比,PMTT56和基于5-烷基-4-甲氧基噻吩（MOT）共轭侧链修饰的聚合物PMOT39在甲苯中具有更高的溶解度。三种聚合物具有相近的吸收光谱,属于宽带隙给体。PMTT56与PMOT39相比具有更强的链间相互作用,也具有更高的空穴迁移率。由于硫原子与共轭侧基之间的超共轭效应以及硫原子相比于氧原子更大的电子亲和能,PMTT56具有比PMOT39和PEHTT更深的HOMO能级。理论模拟和计算进一步验证了PMTT56较低的HOMO能级,也同时揭示了PMTT56在π-π^*跃迁过程中显著的局域激发特性,解释了PMTT56相比于PMOT39和PEHTT消光系数更高的原因。论文第三部分研究了基于这些聚合物给体材料与IT-2F受体材料作为活性层制备的有机太阳能电池的光伏性能。通过改变活性层溶剂、器件结构、给受体浓度和比例、添加剂含量等参数对器件进行优化。PMTT56在甲苯中制备的器件性能优于在氯苯中。当PMTT56与IT-2F浓度分别为8 mg mL^-1,给受体比例为1:1,添加剂DPE的含量为1%时,器件获得最优性能,效率高达12.6%,高于PMOT39（10.5%）和PEHTT（10.8%）。进一步,基于PMTT56与IT-2F体系通过刮涂法进行了器件的制备,获得了11.6%的效率,接近旋涂法制备的器件性能,且器件具有较好的重现性。研究内容表明,PMTT56在实现环境友好溶剂加工的有机太阳能电池的应用中具有很好的潜力。MTT共轭侧链修饰是一种有效的微调方法来构建面向环境友好溶剂的有机光伏材料。