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有机太阳能电池具有可溶液加工、本身易弯折柔软性好、合成所需材料易得价廉、成品质地轻便且透明等优点,从而倍受科学研究人员以及社会商业界的青睐。在当前能源短缺形势下,研究可再生的有机太阳能电池更显迫切。有机太阳能电池给体材料的吸收光谱、能级匹配以及载流子迁移率等因素对有机太阳能电池光伏能量转换效率起着关键作用。本文以设计并合成有机小分子给体材料、聚合物给体材料为目标,选取优良的给体单元苯并噻二吩(BDT)为主要构建单元,设计合成以BDT给体为主核与三联噻吩合成的有机小分子,以BDT给体单元分别与苯并噻二唑、与1,5-二硫杂-3,7-二氮杂螺[3.3]庚-2,6-二烯合成的Donor-Acceptor(D-A)型共轭聚合物共三个光伏材料,而且对以上经过改性的材料结构进行了详细的研究,以探明其对有机太阳能电池光伏性能有何影响。分别采用~1H-NMR、紫外-可见吸收光谱测试仪、高斯量子化模拟计算、原子力显微镜(AFM)、循环伏安测试、热失重测试仪(TGA)等对合成的给体材料的分子结构、薄膜形貌与粗糙度、热稳定性能、光吸收和电化学性能分析表征。以这三种材料作给体,以ITIC材料为受体制备光伏器件,并对器件光伏性能进行了表征和分析。主要研究工作如下:(1)三联噻吩(2,2’:5’,2’’-Terthiophene,TT)结构由于平面性较好而具有比较优良的吸电子性和分子间π-π键的作用力,还可以改变烷基链长度或增加杂原子,可以很好的调控其溶解性和带隙等。这里设计并合成了一种三联噻吩作为双臂,饶丹宁作分子封端的受体单元,与用烷硫基噻吩改性过的BDT加双边锡物质发生Stille偶联反应,获得有机给体聚合物材料(TT-BDST-TT),TT-BDST-TT具有良好的电子云分布和热稳定性。同时,研究了TT-BDST-TT和ITIC电子受体材料的共混膜的光伏性能。其在用于制备器件时,发现溶解性差旋涂成膜并不理想,溶解性差主要是因BDT单元的烷硫基噻吩的链长过长导致的。虽然作为有机小分子光伏材料性能良好,却无法用于光伏器件制备。(2)为研究给/受体(D-A)型共轭聚合物上受体单元中不同位点所连接的烷基链长度对光伏材料性能的影响,以BDT作为核心单元,与改性的苯并噻二唑设计并合成了D-A型二维共轭聚合物BDT-BTz。并对该给体材料的光电性能、电子迁移速率和薄膜形貌等进行测试。研究结果表明:以苯并噻二唑(BTz)作为受体单元时,因其苯环上具有多个可修饰位点,则采取对烷基链改性的方法改变其长度对能级的影响较小,所制备光伏器件的性能却影响较大。该有机聚合物不仅电子云分布均匀、分子平面性好,而且受体单元的吸电子性好,有利于电子-空穴迁移。而且它的热稳定性好,溶解性好薄膜吸收光谱表现良好,能够用于制备光伏器件。基于BDT-BTz的有机光伏器件(ITO/PEDOT:PSS/BDT-BTz:ITIC(1:1,w/w)/Ca/Al)显示出的光伏性能良好。当加入0.5%的1,8-二碘辛烷(DIO)并进行退火操作后,开路电压和能量转换效率分别为0.84 V、3.37%。(3)设计并合成了基于BDT为主要给体单元,1,5-二硫杂-3,7-二氮杂螺[3.3]庚-2,6-二烯为受体单元的给受体型共轭聚合物光伏给体材料BDT-NSd。在分子整体结构的两侧分别连接一个噻吩单元,并在噻吩三号位置上引入烷基链;而BDT单元的噻吩烷基链替换成短链,以探明烷基链改性对给体材料光伏性能的影响。测试表明:有机给体材料BDT-NSd的溶液溶解性与固体薄膜成膜性都较好;其太阳光吸收光谱涵盖了300~700 nm的波段范围。由于受体单元的吸电子性强作用,所以该有机光伏材料整体HOMO能级较低,才达到-5.41 eV。将BDT-NSd材料作为给体材料,与ITIC受体材料的能级匹配度较高,将两者进行以质量1:1比例共混成薄膜,并添加0.5%DIO作修饰时,光伏器件的能量转换效率值为2.14%。该共轭聚合物虽然有优良的开路电压和填充因子性能,但因为烷基链太少,使得给受体接触面积过小而无法形成有效的电子填充堆积,以其为给体材料所制作的器件能量转换效率达到2.14%。