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开发与利用新能源是当今世界亟待解决的一个问题,其中太阳能是最活跃的领域。染料敏化太阳能电池（Dye-sensitized solar cells,DSC）以低成本、多彩透明、高光电转换效率等优势,在新能源材料领域内得到了高度的关注。如何进一步提高DSC电池的转换效率和稳定性,是染料敏化太阳能电池能够走上产业化的关键所在。在染料分子设计上,诸多研究集中在电子给体、π电子共轭桥和电子受体/吸附功能团的多样化方面,但是通过改变电子受体/吸附功能团提高器件光电转换效率（Photocurrent conversion efficiency,PCE）的研究成果不多。目前,已有部分在纯有机染料分子中通过导入多羧基吸附基团来进一步提高光电转换效率方面的相关报道。而另一种有机太阳能电池——有机薄膜太阳能电池（Organic thin-film solar cells,OSC）因其具有生产成本低、能量回收期短、质量轻、可制作柔性器件、可大面积加工等优点,同样受到了科学家们的青睐。为了满足商业化目标,需要在有机薄膜太阳能电池给体和受体新材料的设计合成以及开发新型器件结构等方面进行更多的创新和探索,以期望达到更高的效率。本文以提高太阳能电池的PCE为目的,使用二苯基吡喃烯（Diphenylpyranylidene,DPP）为原料,设计合成了两个有机染料和两个小分子给体材料,并研究了其光物理、电化学性质。第一部分以DPP基团作为电子给体,设计了含有单/双吸附基团的新型染料敏化剂D1和D2,利用密度泛函理论（Density functional theory,DFT）中的B3LYP算法,在6-31G（d）基组水平上进行了理论计算,对所计算的最高占据分子轨道（Highest occupied molecular orbital,HOMO）、最低未占据分子轨道（Lowest unoccupied molecular orbital,LUMO）能级进行了详细的讨论。使用三步法合成了上述敏化剂,并对其进行了在DMF中和TiO2薄膜上的紫外可见吸收光谱测试以及氧化还原电位的测定,结果表明含有双吸附基团的染料分子D2与含有单吸附基团的染料D1相比,在TiO2薄膜上有较小的聚集倾向,这两个染料分子的能级与TiO2导带和电解质液中的I-/I3-的能级非常匹配。通过测试染料脱附液的吸光度估算染料分子在TiO2电极上的吸附量,结果表明DSC中染料分子的空间构型会影响染料的吸附量。然后将合成的染料敏化剂应用到DSC中,组装成器件,对其进行了全光谱辐射条件下的输出电流-电压曲线的测试（Current-voltage test,I-V）、入射光光电转换效率（Incident photon-to-current conversion efficiency,IPCE）以及电化学阻抗谱图（Electrochemical impedance spectroscopy,EIS）的测试,结果表明在N719作为标准染料,制备DSC器件的PCE为8.66%的相同条件下,D1敏化器件的PCE为3.91%,D2敏化器件的PCE为5.18%。第二部分使用DFT理论计算,设计出了新型小分子给体材料DP1和DP2,然后将其合成,通过对其紫外可见吸收光谱和氧化还原电位的测定,找到与其吸光区间互补、能级匹配的材料,使用原子力显微镜（Atomic force microscope,AFM）对这个两个分子的薄膜进行测试,观察其成膜性,最后使用与P3HT和PC61BM能级匹配的DP1与之共混制备三元有机薄膜太阳能电池器件。结果表明,由于DP1的低溶解性和低成膜性使其三元OSC器件效率始终低于二元标准器件。因此要想将其开发为性能优良的新型有机小分子给体材料,还需对其进行进一步的结构优化和修饰。