在过去的几十年中，研究者们合成了大量新的活性层光伏材料，使用多种太阳能电池结构和器件后处理方法来优化转换效率。设计和合成新的活性层材料并通过器件结构和后处理方法的优化来提高转换效率仍是有机太阳能电池的研究重点。迄今为止，无论是小分子光伏材料还是聚合物光伏材料大多是用苯并二噻吩作为给体的单元，只有少部分研究者在努力开发其他有应用价值的给体材料。本文首先设计和合成了一系列基于蒽并二噻吩衍生物为给体单元，吡咯并吡咯二酮衍生物或苯并噁二唑衍生物、噻吩并吡咯二酮衍生物为受体单元的聚合物光伏材料；设计和合成了一种以蒽并二噻吩衍生物为中间给体核、苯并噻二唑为受体单元的小分子光伏材料。并表征了上述合成的光伏材料的化学、物理以及光伏性能，研究了材料结构、器件结构和光伏性能之间的关系，得出了以下结论：（1）通过将蒽并二噻吩衍生物引入聚合物的主链中，比苯并二噻吩相比有更低的HOMO能级，从而得到更大的开路电压；增大了共轭平面，提高了迁移率。基于 PADTFBO的有机太阳能电池转换效率达到1.83％，此效率是目前为止通过传统合成方法制备的D-A型聚合物光伏材料的最高转换效率。（2）通过将基于蒽并二噻吩衍生物的D-A型聚合物光伏材料应用于两种不同的器件结构，发现反型器件结构的效率是传统结构的两倍，这种结果表明可以通过器件结构的优化来使材料得到最大转换效率。（3）通过对活性层表面用极性溶剂（例如甲醇、乙醇、异丙醇）处理，有机太阳能的转换效率有了大幅提高。极性溶剂可以调节相分离尺寸、清洗掉多余的添加剂，有利于电子和空穴的产生和传输，从而提高了短路电流密度，提高了转换效率。（4）通过对小分子材料的表征发现，异构体的存在使活性层中的分子处于无规则聚集状态，无法形成有效的相分离，从而导致了电子和空穴在传输过程中的大量复合，导致了比较低的转换效率。