体异质结有机太阳能电池,具有制备工艺简单、重量轻、柔性等优点而被人们认为是取代硅太阳能电池的有效产品。而有机小分子相对于聚合物而言,由于具有较高的纯度、较高的载流子迁移率、明确的分子结构和固定的分子量等优点而越来越受到人们的关注。本文综述了可溶液加工的有机小分子体异质结太阳能电池的原理、结构和发展现状。同时设计合成了一系列可溶液加工的新型有机给受体小分子太阳能电池给体材料。我们通过改变小分子的共轭性,构筑新型给受体共轭小分子等方法成功实现了对给体材料带隙、能级、表面形貌、迁移率以及器件性能的调节。具体研究成果如下：1.通过Suzuki偶联方法合成了一系列基于三苯胺,2-吡喃-4-亚基丙二氰和不同桥连基团的给受体小分子APPM, AAPM和ATPM。研究表明：这些小分子具有较好的溶解性,较宽的吸收光谱以及较高的载流子迁移率。通过桥连基团的调节(吩噻嗪→三苯胺→噻吩),分子的HOMO能级逐步降低,在以PCBM为受体的器件中,开路电压得到改善(0.80V→0.90V→1.00V),光电转换效率依次递增：APPM 0.65%, AAPM 0.94%和ATPM 1.31%。2.基于强给电子基团噻吩、三苯胺和2-吡喃-4-亚基丙二氰构建了一系列可溶液加工的给受体小分子(2TAPM,4TAPM和2BTAPM)。DSC测试表明,这些小分子是无定形的。紫外可见吸收光谱研究发现,通过调节三苯胺基团外围噻吩单元的数目和长度,有效的拓宽了分子的吸收光谱,降低了共轭分子的带隙。基于2TAPM和4TAPM光伏器件的光电转换效率分别达到了1.76%和2.47%。光伏器件性能研究表明：分子结构的改变有效调节了活性层的表面形貌,从而较大程度的改善了器件性能。3.在以2-吡喃-4-亚基丙二氰为受体的给受体有机小分子的共轭链中引入具有强给电子能力和高共平面性的齐聚噻吩,获得了一系列溶解性好、结晶性强、吸收范围宽、带隙窄的有机小分子。电化学测试结果表明：随着齐聚噻吩中噻吩个数的增加,分子的HOMO能级逐渐升高。空间电荷限制电流方法研究发现：随着分子中噻吩单元个数的增加,共轭链的增长,其空穴迁移率逐渐增加。最终,通过改变给体基团中噻吩单元的数目,有效的调节了器件活性层的形貌,极大的提高了器件的短路电流和光电转换效率(0.03%-1.15%)。4.以不同长度的齐聚噻吩为给电子基团,2-吡喃-4-亚基丙二氰为吸电子基团构建了一系列可溶液加工的给受体小分子。另外,我们在分子中引入不同长度的烷基链以考察其对分子基本性质和光伏性能的影响。研究发现：通过分子中烷基链长度的调节,在吸收光谱范围不变的情况下,有效的提高了分子的光学密度。光伏器件研究表明,烷基链的缩短有效的改善了活性层的表面形貌,提高了分子的光电转换效率(1.35%→1.82%→2.20%)。5.通过柯诺瓦诺格反应,首次合成了一种新的吸电子基团5-(2,6-二甲基-4H-吡喃4-亚基)-1,3-二乙基-2-硫酮基-二氢嘧啶-4,6(1H,5H)-二酮(PD)在此基础上,以具有强给电子能力和高共平面性的齐聚噻吩为给电子基团,通过still偶联反应合成了可溶液加工的给受体小分子8TPDC8。紫外可见吸收光谱研究发现：小分子8TPDC8在固体薄膜状态下展现了非常宽的吸收光谱范围(300-900 nm),这说明新合成的吸电子基团PD在构建宽吸收的给体方面有着广阔的前景。初步光伏器件性能研究表明：在以PCBM为受体的条件下,器件的光电转换效率达到了1.28%。