随着化石能源储量的日益减少以及在开采与使用过程中造成的环境污染问题,对于清洁能源例如太阳能的高效利用成为全球性共识。有机太阳能电池以其结构多样、良好的柔韧性、大面积低成本印刷制备、半透明甚至全透明等优点而受到广泛关注。自1995年Heeger教授课题组首次制备体相异质结（BHJ）太阳能电池以来,发展高性能电子给体和电子受体材料成为该领域的研究焦点。给体材料包括聚合物和小分子,受体材料可划分为富勒烯受体和非富勒烯受体。富勒烯受体材料的迁移率较高,但是它们在可见光区吸收较窄、吸光能力弱、LUMO能级低、电子能级不好调控,而且构筑的器件稳定性较差。发展非富勒烯受体材料是弥补这些缺陷的关键策略。在本论文中,我们设计合成了4个聚合物给体材料和2个小分子受体材料,并研究了它们的光电性能;通过选择合适的受体材料与4个聚合物给体材料相互混合,选择合适的给体材料与2个小分子受体材料相互混合,制备了BHJ电池器件,并对器件的光电转换效率进行了研究。第一章:首先简单地阐述了有机太阳能电池的发展历史以及工作原理;然后介绍了有机太阳能电池材料的研究进展;最后提出了本论文的选题依据和研究思路。第二章:为了研究BDT上H、Cl、F不同原子的取代对有机太阳能电池光伏性能的影响,设计合成了一系列基于以H-BDT、Cl-BDT、F-BDT为电子给体的D-A型宽带隙聚合物给体材料PHL4、PHL5和PHL9,并将其与受体材料IT-4F制备电池器件。研究结果表明,以Cl-BDT为电子给体单元的聚合物给体材料（PHL5）和受体材料IT-4F制备器件效果最好,获得了9.0%的能量转换效率,其开路电压(V_OC)为0.79V,短路电流(J_SC)为18.5 mA/cm²,填充因子（FF）为61.5%。第三章:在PHL4的基础上,电子给体单元不变,将电子受体单元以噻吩为桥再增加一个并噻吩酯,合成出中等带隙的聚合物给体材料PHL11。将其与窄带隙受体材料COi8DFIC制备电池器件研究其光电性能,获得了11.88%的能量转换效率（PCE）,其开路电压(V_OC)为0.70V,短路电流(J_SC)为25.94 mA/cm²,填充因子（FF）为65.2%。第四章:设计合成简单高效的非稠环小分子受体材料。基于烷氧基链并噻吩和烷硫基链并噻吩为电子给体单元,二氟代氰基茚酮（DF-IC）为电子受体单元合成了结构简单的小分子受体材料PHL15和PHL19。为了研究其光电性能,将受体PHL15和PHL19与合适的给体材料制备电池器件,实验结果表明,PHL15和LJF3制备成器件效果更好,获得了6.9%的能量转换效率（PCE）,其开路电压(V_OC)为0.79 V,短路电流(J_SC)为15.2 mA/cm²,填充因子（FF）为57.1%;而PHL19由于材料自身的溶解性问题,不适合制备器件。