本论文围绕设计、合成具有一系列A-D-A结构的小分子给体材料，研究含有不同D或A单元分子对太阳能电池活性层形貌、多尺度结构以及效率的影响，主要内容及结论如下：1)通过Suzuki或Still偶联方法合成了三个分别基于吩噻嗪，咔唑和苯并噻吩为给体单元，四嗪为受体单元具有不同几何空间构型的A-D-A型给体小分子材料：PH（HTTzHT）₂，CZ（HTTzHT）₂和BDT（HTTzHT）₂，研究表明： PH（HTTzHT）₂，CZ（HTTzHT）₂在与PCBM共混成膜时由于其具有不同的几何空间构型以及分子自身的无定形性，无法实现分子间有序排列从而导致活性层中的给受体材料不能形成有效地相分离尺寸，最终导致很低的光电转换效率，虽然BDT（HTTzHT）₂和PCBM之间形成了相分离，但是因相分离尺寸较大，抑制了激子的分离过程同时也增加了复合几率，在一定程度上降低了器件效率，因此我们发现良好的形貌是获得高效率的前提。我们在第三章中通过引入具有高结晶性的齐聚噻吩为给体单元，期望获得高度有序的给体材料，从而有效的改善活性层形貌以及实现多尺度结构调节。2)基于噻吩单元强的结晶性和四嗪较好的吸光性构建了含有不同个数噻吩单元的齐聚噻吩给体A-D-A型小分子材料： T（HTTzHT）₂， TT（HTTzHT）₂和TTT（HTTzHT）₂。DSC和XRD测试表明：含有两个齐聚噻吩单元的TT（HTTzHT）₂相对于另两个材料具有较强的结晶性，AFM和TEM研究发现，这些给体材料在与PCBM溶液共混旋涂后，其薄膜不仅保持了TT（HTTzHT）₂较强的结晶性，同时与PCBM之间形成了良好的相分离尺度。本章工作系统研究了不同结晶度的给体材料对活性层有序度、相分离尺度对器件效率的影响，最终获得了3.28%的光电转换效率。但是由于这些材料在可见光区域内的吸光范围较窄，在一定程度上限制了光电转换效率进一步提高，在第四章中通过引入具有更强吸电子能力的吡咯环二酮为受体单元来提高材料的吸光范围。3)基于吡咯环二酮的高度结晶性和强吸电子能力，与含有不同共轭性给体单元的噻吩、连二噻吩和苯并噻吩构建的A-D-A型小分子给体材料：T（TDPPT）₂，TT（TDPPT）2和BDT （TDPPT）2，通过紫外可见吸收光谱测试发现这三个材料的吸光范围主要在700nm左右，材料对可见光的吸收能力获得了大幅度的提升，DSC表明这三个分子都具有较好的结晶性，在与PCBM共混制备的活性层中T（TDPPT）2的初步光电转换效率达到了3%，通过器件优化有望进一步实现效率的提高。