在聚合物光伏材料中，与其他聚合物相比，D-A型共聚光伏材料在同时实现高的开路电压和短路电流密度方面具有很大的优势。所以，D-A型共聚物光伏材料在有机太阳能电池研究中占据愈来愈高的地位，许多研究者均对其做了设计与研究。

在D-A型共聚有机光伏材料的研究中，基于咔唑单元的均聚物在载流子传输能力方面表现突出，因此对基于咔唑单元的均聚物的研究得到发展。从2007年开始，研究者们设计合成了以烷基取代咔唑和苯并噻二唑的D-A型交替共聚物PCDTBT（化学结构如图1。2）；以烷氧基取代的苯并噻二唑和咔唑共聚，合成了化合物HXS-1。除此之外，基于其他吸电子单元和咔唑共聚的聚合物材料也开始设计与合成。

图1。2 PCDTBT

研究者们发现咔唑的给电子能力整体较弱，因此继续选择给电子能力更强的给体单元来继续降低共聚物的带隙。研究表明，二噻吩并环戊二烯的给电子能力明显较强。物理化学性质和光学性能也使之更具有研究价值。

图1。3

与二噻吩并环戊二烯进行比较，二噻吩并吡咯（DTP）具有更强的吸电子能力，而且基于二噻吩并吡咯的D-A型交替聚合物一般具有更窄的带隙和更宽的光吸收范围。而且基于二噻吩并吡咯的D-A型交替聚合物的HOMO能级一般也比较高。研究者们设计合成了一系列以二噻吩并吡咯为给体单元、苯并二噻唑为受体单元的D-A型交替聚合物PDTPBT-C8、PDTPBT-C6、PDTPBT-C5（如图1。3）。它们均具有很宽的吸光范围。聚合物的吸光系数随着二噻吩并吡咯单元上面的烷基链的增长而降低。其中PDTPBT-C5能量转换效率最高，为2。80%。之后又设计合成了一系列的基于二噻吩并吡咯为单元的D-A型交替聚合物，但是由于二噻吩并吡咯过高的HOMO能级，使得基于二噻吩并吡咯为单元的D-A型交替聚合物的效率受到限制。文献综述

受到二噻吩并环戊二烯和二噻吩并吡咯单元引入的启发，以硅原子为桥连原子的二噻吩并噻咯（DTS）被引入到D-A型聚合物中。与前面所述的D-A型聚合物相比，基于二噻吩并噻咯的D-A型共聚物不仅没有类似二噻吩并吡咯那样过高的HOMO能级，而且此类D-A型共聚物还具有强的链间作用和更好的空穴传输能力，因为二噻吩并噻咯具有如此突出的优点，使之成为光伏材料研究领域研究重点之一。研究者们基于二噻吩并噻咯设计合成了一系列D-A型聚合物，随后发现二噻吩并噻咯与大多数吸电子单元共聚得到的聚合物都具有窄的光学带隙和较高的电荷传输能力，但是与咔唑等弱给电子能力结构单元相比，它们的开路电压普遍较低。

根据翻阅文献，我们了解到太阳能电池的光电转换效率在过去的十几年中从1%提升至了12%，这主要得力于具有新型结构聚合物给体材料的开发[19]。在设计新的聚合物时，研究者通常是通过调节吸收光谱、分子能级、结晶度、电荷迁移率来提高聚合物的性能。开发低带隙的聚合物，具有广谱吸收是提高太阳能电池光电转换效率的关键因素之一。成功的实例是通过构建给电子-缺电子（D-A）型聚合物减小光学带隙。这类D-A型共轭聚合物可以通过调整构建单体来调控光学带隙和前线轨道能级。在构筑给体-受体（D-A）型的共轭聚合物时，二噻吩吡咯并吡咯二酮（DPP）与苯并噻二唑（BT）是两种经典的电子受体单元，DPP原是一种染料，具有平面性好、电子亲和势强、合成简单易修饰、宽吸收等优点。而苯并噻二唑环上的两个N原子可以与临近的单元形成氢键结合，例如噻吩环上的氢原子，可以增加结构的平面程度。另外，DPP和BT单元的结构都具有高度对称性，有利于聚合物中的π-π堆积，使聚合物具有较高的载流子迁移率。因此我们将新型苯并二噻咯单体分别与这两种电子受体单元构筑D-A型共轭聚合物，探究了聚合反应的条件，并对所合成的聚合物的基本性质进行了研究