本论文综述了有机小分子光伏材料和太阳能电池的研究现状。影响太阳能电池性能的主要因素是：给体材料的吸收光谱、溶解性和载流子迁移率。为了提高小分子材料的载流子迁移率和拓宽其吸收光谱，本文设计合成了基于喹噁啉结构单元的星状D₄-A型有机小分子光伏材料、窄带隙的星状D₄-A型有机小分子光伏材料和双受体的星状D（AD）₂型三类有机小分子光伏材料。通过¹H NMR、¹³C NMR和质谱对目标化合物的结构进行了表征，并通过紫外-可见吸收光谱（UV-vis）、热失重分析（TGA）和循环伏安（CV）等方法研究了有机小分子材料的光物理、热稳定性和电化学性能。制作了基于有机小分子材料构筑的太阳能电池器件，研究了材料的不同分子结构对其光伏性能的影响。本论文研究的主要内容有：1.设计合成了4个基于喹噁啉结构单元的星状D₄-A型有机小分子光伏材料，探讨了增加强供体单元个数对材料的光物理、热稳定性、电化学和光伏性能的影响。研究结果表明：随着强供体单元个数的增加，其紫外-可见吸收光谱发生明显的红移，同时光电转换效率也有了一定程度的提高。在模拟太阳光（AM1.5,100mW/cm²）照射下，与PC₆₀BM （1:3w/w）共混制作的有机小分子太阳能电池的光电转换效率达到了0.37%。2.设计合成了6个窄带隙的星状D₄-A型有机小分子光伏材料，系统研究了增加噻吩单元个数对材料的光物理、热稳定性、电化学和光伏性能的影响。研究结果表明：随着噻吩个数的增加，化合物的共轭度增加，紫外-可见吸收光谱发生了明显的红移，能隙降低。与f（1:3w/w）共混制作的太阳能电池中，获得的的光电转换效率达到了1.11%。3.以不同电子传输能力的咔唑、芴和苯并二噻吩的衍生物为桥联体，设计合成了3个双受体的星状D（AD）₂型有机小分子光伏材料。探讨了咔唑、芴和苯并二噻吩衍生物对材料的光物理、热稳定、电化学和光伏性能的影响。研究结果表明：随着咔唑、芴、苯并二噻吩衍生物的电子传输能力的增强，这些材料的紫外-可见吸收光谱变宽、能隙降低。与PC₆₀BM共混制作的太阳能电池中，获得的的光电转换效率达到了0.23%。本论文研究表明，材料的分子设计对于获得稳定性好、光伏效率高的有机小分子光伏材料是至关重要的。通过对喹噁啉单元进行结构修饰，可以达到优化材料光伏性能的目的。本研究对于探索基于喹噁啉结构单元的有机小分子的分子结构对材料的光伏性能的影响、探索提高有机小分子材料的光伏效率的途径和获得新型的高效有机小分子光伏材料具有积极的现实意义。