有机光电材料是指富含碳原子、具有大π共轭体系,因此可通过光生伏打效应将太阳能转换为电能的有机材料。根据分子量的不同,可以将有机光电材料分为聚合物和小分子材料。有机小分子材料因具有制备成本低、易于提纯和合成、能级调节方便和工艺具有良好的可重复性等优势,一直受到光伏电池领域研究人员的广泛关注。现阶段,有机小分子太阳电池的重点研究方向是通过大幅提高所制备有机小分子材料的一致性,使有机小分子太阳电池效率能具备商业化应用前景,进而成为具备一定应用优势的新一代光伏电池器件。目前,提高有机小分子太阳能电池效率面临的主要问题为:因小分子更易于结晶,形成过度尺寸的给受体区域,引起活性层微观形貌的调控十分困难,从而导致电池的短路电流密度J_SC和填充因子FF均降低。近5年来,基于可溶液处理的小分子光伏器件研究发展迅速,特别是这种制备方法中,引入的热退火（TA）、溶剂退火（SVA）及热处理和溶剂处理相结合（TSA）等技术,可以在很大程度上有效控制小分子有机太阳能电池活性层微观形貌。本文工作中对于有机光伏器件的形貌优化应用了以上列举的先进技术制备工艺,并对比了不同器优化工艺下器件性能的差异,证明TSA技术在有机光伏器件制备过程中对微观形貌乃至器件性能提升的重要作用。本文主要工作如下:（1）在具有五个噻吩单元的DRCN5T的基础上,设计合成了一系列同分异构体性质的氟化噻吩的小分子给体化合物材料,其命名分别为D5T2F-P,D5T2F-S和D5T2F-T。在对以上四个体系的器件进行了热退火、溶剂退火及两者结合的处理后,利用原子力显微镜（AFM）、透射电子显微镜（TEM）和二维掠入射广角X射线散射（GIWAXS）等多种表征技术对活性层微观形貌进行了表征,结果表明:基于D5T2F-P的器件性能最好;D5T2F-P:IDIC-4F体系表现出最佳的表面粗糙度和最佳的给受体相分布,活性层形成良好的互穿网络结构。此外,通过对比发现:在相同条件下制造的非氟化类似物DRCN5T的有机太阳能电池（ASM-OSC）,性能较差（效率为8.03%）,通过主链氟化的D5T2F-P（PCE为9.36%）,相比于DRCN5T的器件,其能量转换效率增强了16%。（2）在具有七个寡聚噻吩单元的DRCN7T的基础上,合成出不同原子(-H,-F,-Cl取代的三种材料,其命名分别为DRCN7T,2F7T和2Cl7T。利用溶剂退火和热退火的器件工艺优化,有效调控了有机活性层的微观形貌,使2Cl7T:Y6器件效率达到11.45%。目前,能量转换效率为11.45%是迄今为止文献中报道的基于寡聚噻吩的全小分子非富勒烯有机太阳能电池的最高效率。