作为一种直接将太阳能转化为电能的装置,有机太阳能电池由于具有制备简单、质轻、柔性、可卷对卷打印等优点而被广泛关注。有机太阳能电池中的活性层对光伏性能起着决定性的作用,开发不同种类的活性层材料来提高有机太阳能电池的光伏性能一直是本领域的研究热点。由于具有明确的分子量,能级易调等优势,活性层材料中的非富勒烯小分子受体近年来发展迅速。在本论文中,我们设计了三种非富勒烯小分子受体,并研究了它们的光伏性能。研究结果如下:1.通过将IDIC中IDT核的苯环调整为萘环,设计了稠环小分子受体材料NDIC。与IDIC相比,NDIC的光学带隙更大,LUMO能级更高。以PBDB-T为给体,IDIC或NDIC为受体构建了有机太阳能电池。与基于PBDB-T:IDIC的器件相比,基于PBDB-T:NDIC的器件的开路电压明显提高。进一步研究了溶剂添加剂和热退火对活性层的影响,最后基于PBDB-T:NDIC的器件取得了较高的光电转换效率为9.43%。2.通过不同的稠环设计策略,设计了新型PDI二聚体PDI-T和FPDI-T。PDI-T和FPDI-T的桥连基分别是二取代乙烯和四取代乙烯。与PDI-T相比,FPDI-T的结构更加扭曲,且吸收出现红移。此外,这两个小分子均具有噻吩单元,因此比较了两种不带噻吩单元的PDI二聚体的光伏性能。研究发现带有噻吩单元的PDI-T和FPDI-T具有相对较高的光伏性能。在调整给受体比例和添加溶剂添加剂后,基于PBDB-T:FPDI-T的器件的光伏性能最为优异,取得了7.5%的光电转换效率。3.通过连接不同大小的侧链,设计了新型非稠环小分子受体OC₂-IC和TP₂-IC。OC₂-IC和TP₂-IC中心单元的侧链分别是甲基和叔丁基。与OC₂-IC相比,TP₂-IC在紫外可见光区具有更宽的吸光范围。此外,TP₂-IC中心核的平面性更好,这有利于分子堆叠从而提高电荷的传输性能。在调整给受体比例后,以PBDB-T为给体,TP₂-IC为受体制备的器件获得了6.43%的光电转换效率。