中文摘要：

设计合成一系列以梯形芳香杂环并七苯分子为给体的聚合物材料。通过引入硫、硅、氮等杂原子到该聚合物体系中，系统地调节梯形芳香杂环并七苯分子的电荷分布状态和给电子能力，进而调控目标聚合物的带隙大小和HOMO能级。同时采用不同的受体单元跟梯形芳香杂环并七苯单体共聚合进一步调控聚合物的带隙以及HOMO能级。聚合物较深的HOMO能级可以保证薄膜电池器件具有大开路电压，而材料的带隙大小决定电池器件的太阳光吸收能力（短路电流）。项目中聚合物体系的能级状态可以通过改变该体系材料结构中的杂原子来调控材料的太阳光吸收能力并保持较深的HOMO能级。同时该体系特有共轭稠环结构具有良好的光稳定性和热稳定性，这将便于有机薄膜电池器件的制备并提高电池的使用寿命。研究该体系的材料结构与其物理、化学、光电性能以及薄膜太阳能电池各电池参数之间的关系，为寻找新型高效、具有高开路电压的有机薄膜太阳能电池提供新的设计方法和制备工艺。

结论摘要：

本项目的主要工作包括（1）含梯形芳香稠环分子的聚合物材料的设计、合成与表征；（2）基于所合成聚合物材料的太阳能电池的制备和性能优化；（3）研究硫、氮等杂原子和受体基团对目标聚合物的带隙大小和HOMO能级及电池性能的影响；（4）研究界面缓冲层对器件稳定性的影响。在本项目中，我们合成了6个含硫、氮等杂原子的新型梯形芳香稠环分子，与不同的受体基团共聚合获得了多个系列目标聚合物材料，研究硫、氮等杂原子和受体基团对目标聚合物的带隙大小、HOMO能级、载流子迁移率以及最后太阳能电池性能的的影响。同时探讨了阴极界面缓冲层对太阳能电池的效率和稳定性的影响。项目主要成果包括（1）合成并表征了6类新型梯形芳香稠环分子及其聚合物；（2）发现S原子的引入可以提高太阳能电池器件的填充因子；（3）发现采用只含一个杂环的梯形芳香稠环分子可以提高太阳能电池器件的填充因子和开路电压，部分器件的填充因子达到65%，开路电压可以达到0.99伏；（4）基于含梯形芳香稠环分子的新聚合物材料，获得了转换效率7.26%的太阳能电池；（5）利用Zn1-xMgxO代替PEDOT可以提高器件的转换效率和稳定性，基于PTB7-Th的倒置太阳能电池获得了9.39%转换效率，器件在封装后，1年时间内，电池效率能维持在8.06%；（6）发表SCI收录20篇（标注20篇），其中影响因子>3的19篇；（7）培养国家杰出青年基金获得者1名，培养博士研究生4名，硕士研究生6名，已毕业6名。