随着人类现代化的快速发展,能源短缺和环境污染问题日益突出,利用太阳能发电是解决能源问题的有效途径。有机太阳电池由于具有柔性、质量轻、可溶液加工、成本低等优点近年来得到了人们的广泛重视。三元有机太阳电池由于其活性层各组分之间吸收互补,因此可以更加充分地利用太阳光,此外制备工艺也很简单,表现出了很大的商业化应用前景。卟啉因其平面性好,易修饰及吸光能力强等特点广泛应用于制备有机光伏材料,表现出了优异的光伏性能。本论文的主要工作是围绕苯并噻二唑和卟啉类给体材料的设计合成、性能研究及其在有机太阳电池中的应用展开的。在第二章中,我们以强的吸电单元2,1,3-苯并噻二唑为核,3-辛基罗丹宁作为端基,不同长度的噻吩为π桥,设计合成了三个新型的A-π-A-π-A小分子,结果表明π桥的长度对分子的能级,π-π聚集和电子推-拉效应有很大的影响。尽管这几个分子分别与PC₇₁BM和PTB7制备二元器件时效率很低,但用于制备三元器件时,基于BT2TR和BT3TR的三元器件分别取得了9.30%和9.21%的效率,相比于PTB7:PC₇₁BM的二元器件效率提高了17%和15%,表明A-π-A-π-A小分子有很大的应用前景。在第三章中,我们用苯并二噻吩二酮作为吸电单元通过炔键与卟啉环桥联,设计合成了D-A,A-D-A和D-A-D构型的三个中宽带隙的卟啉分子,系统地研究了构型的变化对分子的紫外吸收特性,电化学性能和光伏性能的影响,结果表明A-D-A构型的分子具有最强的分子内电荷转移效应和最好的光伏性能。在第四章中,我们将不同数量的氟原子引入到卟啉侧基,探讨了氟的引入对卟啉小分子的聚集、能级和吸收光谱的影响。氟原子可以有效降低分子的能级,使开路电压从0.72 V提高到了0.85 V;此外,不会减弱分子对太阳光的吸收能力。在第五章中,我们设计合成出了对太阳光吸收边限达到1000 nm的双卟啉分子,探究了分子的共轭长度对分子的聚集方式、吸收光谱和荧光光谱的影响。在保证溶解的前提下,减小吡啶的添加量和使用低功函数的阴极对器件性能有积极的影响,基于BT2PTR的器件经过SVA处理后效率提高到了5.62%,电流达到了15.02 mA cm^-2。