与无机太阳能电池相比较，有机太阳能电池具有如下优点：原料来源广泛，可大规模加工，容易进行物理和化学改性，合成工艺比较简单，成本低廉。目前，大多数有机太阳能电池的研究工作集中在如何提高电池的转化效率上，主要从两个大方面进行：一方面开发新型的给受体活性材料，另一方面改善活性层中给受体材料的共混形貌。本研究论文尝试结合这两方面的角度，特别是将有利于活性层形貌调控的因素结合进新材料化学结构的设计中，期望籍此获得一些性能优异的有机光伏活性材料，同时揭示活性层中给受体材料共混形貌的形成规律。　　 本论文的第一部分工作是针对目前最常用也是综合性能最好的受体材料[6，6]-4-苯基-C61-丁酸甲酯(PC61BM)。PC61BM是一种非常优异的电子受体材料，具有非常优异的电子接受和传输性能，和常用的聚3-己基噻吩(P3HT)配合，可以获得～6.5%的光电转换效率，和最近开发的窄带隙聚合物给体材料配合，光电转化效率更是突破8%。但是，PC61BM存在相对较低的LUMO能级导致Voc较小，和大部分给体材料形成最优的微相分离的凝聚态结构是热力学不稳定的，其最终会发展成为宏观的相分离导致器件性能下降。器件制备时常需要通过热退火、混合溶剂、添加物使用来调控组分的相分离和聚集程度。文献已报道许多策略对其改性。但是，尚未从分子两亲性的角度来考虑。本论文首次采用两亲性的设计策略，在PC61BM的苯环上分别修饰亲水的烷氧基链和疏水的烷基长链，设计并合成得到了四种C60的衍生物，并在同等条件下，考察了和P3HT配合制备本体异质结太阳能电池原型器件的性能。　　 本论文的第二部分工作是设计合成一种可溶性的小分子给体材料。此材料分子以DPP(2，5-二氢-[3，4]吡咯并吡咯-1，4-二酮)为核，两末端带有易去除的硅氧基团。吸收光谱表征表明其在可见区和近红外区都具有较强的光吸收能力，光学带隙为1.65 eV左右，属于窄带隙材料。薄膜状态的吸收光谱揭示分子在凝聚态具有较强的相互作用。　　 本论文的第三部分内容是设计合成一种D/A结合的小分子有机光伏材料。在同一材料分子中，同时含有电子给体和电子受体基团，光生激子的分化可以发生在同一分子内，因此可以作为单组分的活性层材料，制备电池器件。相比双层和本体异质结器件，D/A结合的单组分电池器件有潜在的优势：给受体接触结点多，激子解离效果好，给受体组　　 分分布均匀，活性层形貌形成情况简单，便于深入研究。本论文通过酯键将第一部分合成得到的C60衍生物和第二部分得到的窄带隙给体分子连接在一起，获得D/A结合的单组份材料。特别值得指出的是，1TEG-C60-Py-C24-DPP材料分子两端是TEG链，中间取代基是长烷基链，赋予整个分子两亲性能。相比之下，1C12-C60-C24-DPP-ester材料分子所有侧链取代基的两端都是烷基长链，不具有两亲性。由于时间的关系，我们未能进一步研究其作为单组分活性层材料制备原型器件。但是，我们预计分子的两亲性将对材料凝集态结构、光伏性能等产生重要的影响。另外，我们也合成了两端带有吡啶基团的DPP衍生物。这样可以和第一部分合成的C60羧酸衍生物通过静电吸引相互作用连接在一起，形成光伏活性超分子材料。