全聚合物太阳能电池材料由于具有良好的柔韧性、成膜能力、机械强度和电荷输运性,近年来受到广泛关注。相对于给体材料的蓬勃发展,受体材料性能较差、种类少。苝酰亚胺(PDIs)和萘酰亚胺(NDIs)具有稳定性高、电子接收能力强、载流子迁移率高的优点,是两个优秀的受体构筑单元。二溴苝酰亚胺(DBPDIs)含有两种难以分离的异构体,异构体对分子的性能和应用有重要影响。基于此设计并合成了一系列基于异构体纯的苝酰亚胺类共轭聚合物,具体研究包括以下两个部分。1、基于异构体纯1,7-二溴苝酰亚胺的单链和梯形聚合物的设计、合成及光伏应用。本文采用异构体纯1,7-二溴苝酰亚胺(1,7-DBPDIs)和噻吩聚合反应合成单链聚合物(PrPDIT)。此外,又对聚合物PrPDIT进行高效的光诱导环化反应,得到了梯形聚合物(FPrPDIT),并研究了异构体和分子量对聚合物吸收、电化学、热稳定性和光伏性能的影响。用1,7-DBPDIs作为聚合单元的共轭聚合物分子量分布可低至1.08。这些聚合物在300-700 nm范围内具有强的吸收,低的未占据分子轨道(LUMO)能级(-4.0 eV左右)和高的热稳定性,可以作为优良的受体材料。研究表明异构体纯聚合物比混合聚合物具有更好的光伏性能,基于PrPDIT和FPrPDIT的全聚合物太阳能电池的最高能量转换效率(PCE)分别为 5.95%和 4.52%。2、基于萘酰亚胺与异构体纯1,7-二溴苝酰亚胺的三元共轭聚合物的设计、合成及光伏应用。通过加入PDIs作为萘酰亚胺衍生物(NDI-Th)的共受体,调整了聚合物NP-ED和NP-Th的光学、电化学性质。以噻吩单元或者3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单元作为给体单元,以NDI-Th和异构体纯的苝酰亚胺(xPDI,x=10,30 mol%PDI)为混合受体,通过偶联反应合成了 4种三元共轭聚合物。它们都具有较宽的吸收范围和近红外的吸收,其中NP-ED1的吸收截止波长达到970 nm,在与给体材料进行匹配时可以更有效的利用太阳光。基于NP-ED1和NP-Th1的全聚合物太阳能电池的最高能量转换效率分别为0.59%和3.98%。