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染料敏化太阳能电池(DSSCs)是利用染料分子吸收太阳光,从而将太阳能转换成电能的一种新型太阳能电池,具有制作工艺简单、成本低、光电转换效率较高等优势,引起了全世界的广泛研究。如何提高有机染料敏化太阳能电池的光电转换效率及稳定性是目前在染料敏化电池研究领域的关键问题。本论文创新性地将吡咯并吡咯二酮化合物引入染料敏化电池,提高染料稳定性。对以吡咯并吡咯二酮为核的分子进行了系统的修饰、微调,并测试了染料的光电性能及器件的光电转换效率。另外还合成了以吡啶盐为电子受体的聚合物系列染料。第一章,简要介绍了DSSC的结构、工作原理、纳米晶半导体电极和电解质等的发展概况,综述了近几年最新合成的新型染料敏化剂的研究进展,介绍了吡咯并吡咯二酮化合物的合成,物理、化学性质及在染料、涂料和光电领域中的应用。第二章,首次将吡咯并吡咯二酮(DPP)作为7共轭基团引入染料敏化剂中,在吡咯并吡咯二酮结构两侧分别连接苯环和噻吩基团,合成了DPP-Ⅰ和DPP-Ⅱ,研究与吡咯并吡咯二酮相连的苯环和噻吩基团对染料敏化太阳能电池性能参数的影响。添加1.5mM CDCA共吸附剂后,在AM1.5G,100mWcm-2光照条件下,含苯环DPP-Ⅰ的光电转换效率为4.14%(短路电流为9.78mA cm-2,开路电压为810mV,填充因子为0.60)。DPP-Ⅱ在电解质不添加叔丁基吡啶的情况下,敏化电池的短路光电流为7.65mA cm-2,开路电压为0.346V,填充因子0.53,电池的总的光电转换效率为1.45%。第三章,为探讨吡咯并吡咯二酮体系中,与受体相邻的芳环基团对染料能带的影响,并考虑到染料敏化剂结构简单,合成方便的原则,将前章所得中间体与商业化的4-醛基苯硼酸和5-醛基呋喃硼酸一步反应,合成了染料DPP-Ⅲ和DPP-Ⅳ,并与以噻吩为π桥链的染料DPP-Ⅰ进行对比,探讨与腈基乙酸受体相邻的π桥链对染料性能及在染料敏化电池中的影响。在AM1.5G,100mWcm-2光照条件下,基于DPP-Ⅲ染料电池得到14.53mA·cm-2的短路电流、0.625V的开路电压、0.66的填充因子和6.03%的转换效率;DPP-Ⅳ也在优化条件下得到短路电流15.96mA·cm-2,开路电压0.541V,填充因子0.65,总的光电转换效率达到5.65%。此外,染料还被应用于离子液体电解质电池,并跟踪测试了电池的稳定性。在此条件下呋喃桥链的DPP-Ⅳ得到12.68mA·cm-2的短路电流、0.568V的开路电压、0.61的填充因子和4.41%的转换效率,且在跟踪的2000小时内保持稳定。第四章,为了探讨不同的电子给体对吡咯并吡咯二酮体系染料光伏性能的影响,合成了四个分别以三苯胺和吲哚啉为电子给体的染料敏化剂DPP-(Ⅴ-Ⅷ),并将其应用于染料敏化电池,测试电池各性能参数。由于更好的平面结构,以呋喃为传输体的染料吸收光谱比以苯为传输体的染料有所拓宽。最后,染料DPP-Ⅶ在350-650nm范围均显示了非常好的单色光转换效率,其最大值达到了78%,吸收截止波长接近800nm。这一结果显示,以吲哚啉为给体,呋喃为传输体的吡咯并吡咯二酮敏化染料是一个潜在的全色谱染料,可以有效应用于染料敏化电池。同时,与含苯环的DPP-Ⅵ和DPP-Ⅷ相比,以呋喃为传输体的DPP-Ⅴ和DPP-Ⅶ的电子回传情况更加明显,使得开路电压有所降低。第五章,为了进一步提高电池的效率,引入2-乙基已基侧链基团,并以吲哚啉为给体,呋喃为桥链和腈基乙酸为受体,合成了染料DPP-Ⅸ。在测试过程中,以三苯胺为给体的DPP-Ⅴ作为参照进行比较。在DPP单元连接叉链2-乙基已基是降低染料在Ti02表面π-π堆积的有效方法。同时,2-乙基已烷的立体结构有效地阻止了电荷的重组,提高了开路电压。因此,以DPP-Ⅸ敏化的染料电池显示了较宽的IPCE响应,较高的开路电压和稳定性,最大光电转换效率达到7.43%。第六章,合成了三个以吡啶盐为受体,烷氧基苯、三苯胺和吩噻嗪为电子给体的聚合物染料P1-P3,测试了染料的分子量,紫外吸收并以电化学方法测试了聚合物染料的能带。染料的紫外吸收均在500nm左右,旋涂成膜后吸收谱图得到拓宽,可以很好地吸收太阳光。此外,吡啶盐的强电子受体性质可以促进电荷在共轭链上的转移,增加电子迁移率。此系列聚合物材料可应用于本体异质结太阳能电池中,其光伏性能测试正在进行中。