聚合物光伏材料的设计策略通常包含两个方面:一方面,共轭聚合物的光伏特性与其主链的共轭结构紧密相关,调节主链结构是优化共轭聚合物光伏特性的重要的方法;另一方面,可溶性共轭聚合物的侧链,不仅决定聚合物链之间的分子间相互作用力,还对聚合物与受体的混溶性,相尺寸大小以及聚合物的可加工性方面具有重要影响,这都将影响聚合物的光伏性能。本论文主要围绕s-四嗪（Tz）结构单元展开,以s-四嗪作为拉电子结构单元（A）,将其与和不同的推电子结构单元（D）键接而成D-A型共轭聚合物光伏材料,详细研究共轭聚合物的主链结构和侧链结构对聚合物的光物理、电化学和光伏性能的影响规律。1.以s-四嗪作为拉电子结构单元,以二氟取代四噻吩衍生物作为推电子结构单元,并分别以2-己基癸烷基,2-辛基十二烷基,2-癸基十四烷基作为侧链,设计并合成了三种聚合物光伏材料PTTTz-HD、PTTTz-OD、PTTTz-DT。研究结果表明,具有最短烷基链的聚合物PTTTz-HD表现出最弱的分子间π-π堆砌,而具有合适长度烷基侧链（2-辛基十二烷基）的聚合物PTTTz-OD具有最强的分子间相互作用和最有规律的分子堆砌,这更有利于载流子的传输。因此,基于PTTTz-OD/PC₇₁BM的聚合物太阳能电池器件表现出最佳光伏性能（PCE=5.10%）。同时,由于三种聚合物的HOMO能级都低于-5.56 eV,三种富勒烯PSCs器件的开路电压(V_oc)均高于1.0 V,其中,基于PTTTz-DT的PSC表现出1.04V的高V_oc值,这是目前报道的以s-四嗪基聚合物作为给体材料的PSCs中的最高V_oc值。但过低HOMO能级与高性能非富勒烯受体的HOMO能级不匹配,限制了其在非富勒烯PSCs中的应用。2.以s-四嗪结构作为拉电子结构单元,以具有两种烷基侧链（己基和2-辛基十二烷基）和二氟取代的六噻吩衍生物作为推电子结构单元,设计并合成了聚合物PHTTz;在PHTTz的基础上改变推电子结构单元的结构,以基于2-乙基己基-3-氟噻吩侧链的苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩（BDT）衍生物取代3,3’-二氟二联噻吩,设计并合成了聚合物PBDT-dTTz。研究结果表明,相对于PTTTz-OD,增加了己基噻吩单元的PHTTz具有更高的HOMO能级,其分子间相互作用有所减弱,与PC₇₁BM具有更好的微相分离结构,更有效的激子解离,更高的空穴迁移率。故基于PHTTz/PC₇₁BM的PSC表现出更高的J_sc(11.54 mA cm^-2),FF（68.8%）和PCE（6.69%）,且基于PHTTz/PC₇₁BM/ITIC的三元PSC实现了更有效的激子解离和互补吸收光谱,表现出比二元PSC更高的PCE值,达到7.88%,这也高于目前所报道的s-四嗪基聚合物的PCE值。而PBDT-dTTz具有很弱的分子间相互作用,吸收光谱相对于PHTTz明显蓝移,其HOMO能级低至-5.58 eV,无法与高性能非富勒烯受体的HOMO能级不匹配,故其PSCs的光伏性能较差,基于PBDT-dTTz/PC₇₁BM的最佳器件仅获得6.61 mA cm^-2的低J_sc和4.04%的PCE值。