有机聚合物太阳电池具有价格低廉、易于加工、适于制作大面积柔性器件等优点而成为未来太阳光电转换技术领域中的一个研究热点。在有机聚合物光伏器件中，光学活性层是整个器件的核心部分。聚噻吩及其衍生物因易于制备、环境稳定性好以及易于衍生等优点而被广泛作为光学活性层中的p-型有机聚合物光伏半导体材料。
    目前，聚噻吩及其衍生物类有机共轭聚合物材料的合成方法主要是金属催化的C-C 键之间的偶联反应，包括Kumada 反应、Suzuki 反应、Negishi 反应、Still反应等。但这些方法存在需要制备活性中间体而导致反应原子经济性能低的缺点。而基于C-H 直接活化偶联制备共轭小分子及聚合物的方法则省去了活性中间体的制备步骤，因此具有方法简单、原子经济性高等优势。
    本论文首先研究了以2-溴-3-己基噻吩为单体，利用钯催化C-H 直接活化聚合制备结构规整聚（3-己基噻吩）的合成方法，系统地比较研究了催化剂、配体、反应溶剂、碱以及反应温度等不同条件对聚合反应的影响，从中优化出基于C-H 活化制备结构规整P3HT 的聚合条件为：催化剂Pd(OAc)(o-tol)，配体为三（2-甲氧基苯基）膦，溶剂四氢呋喃，温度140℃，碱碳酸铯。利用此方法可以制备得到数均分子量Mn = 32410 g/mol，PDI = 1.97，结构规整度HT > 90%的P3HT。进一步本论文利用MALDI-TOF-MS 技术研究了不同反应溶剂对聚合物端基基团的影响。
    结果表明：利用甲苯、1,4-二氧六环、邻二甲苯和N,N-二甲基甲酰胺为溶剂时，所得聚合物中同时存在C-H 及C-Br 端基基团，而当利用四氢呋喃为溶剂时，聚合物的端基均为C-H 基团。本论文利用所合成制备的P3HT 作为电子给体，富勒烯衍生物PCBM 作为电子受体，制备结构为ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PC61BM/LiF/Al 的光伏器件具有开路电压0.63 V，短路电流7.98 mA/cm2，填充因子48.9 %，能量转换效率达到2.46 %。
    在此基础上，本论文进一步选取了二噻吩并苯，吡咯并吡咯二酮和噻吩及并噻吩作为构建单元，采用金属催化C-H 活化的方法制备了窄带隙交替共轭聚合物。