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如今,传统能源对于环境造成的危害日益突出,而人们对于能源的需求又在不断扩增,于是人们不得不寻找一种清洁、可再生的能源。然而在诸多的新能源中,太阳能占据着无法代替的位置,而太阳能电池是利用太阳能最有效的途径和手段。有机太阳能电池(OSC)因其低成本、质量轻、工艺简单、可以大面积制备等特点而备受关注。富勒烯及其衍生物类在有机电池受体材料中一直都占据着主导地位,但是由于提纯困难、价格不菲、在紫外可见光区域吸收不强以及能级相对固定等缺点,导致富勒烯及其衍生物类受体材料所制备的光伏器件难以取得进一步发展。为了拓宽光敏材料的光谱吸收范围,调控HOMO与LUMO能级以及提高光敏材料的空穴迁移率与电子迁移率,我们设计并合成出了一系列含有苯并二噻吩(BDT)与引达省并二噻吩并噻吩(IDTT)单元的A-D-A型非富勒烯类小分子电子受体材料,并利用核磁共振(NMR)、基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDITOFMS)、元素分析(EA)等一系列分析手段对合成的目标化合物进行表征及确认,并利用热重分析仪(TGA)、差示扫描量热仪(DSC)、紫外可见吸收(UV-vis)、循环伏安(CV)等分析与讨论了目标化合物的热学性能、光学性能、电学性能以及基于这些目标化合物的光伏性能。本论文中实验的第一部分选用平面性较好,易形成π-π叠加的BDT作为受体材料的给体单元。在本文第二章中,我们通过在BDT单元的两侧引入吸电子能力各不相同的结构单元,合成出两种A-D-A型的非富勒烯类小分子受体材料BDT-BBT2和BDT-BTF2。这两种材料在失重5%时的分解温度Td依次为272 ℃和215 ℃,玻璃化转变温度Tg分别为251 ℃和180 ℃,均表现出了良好的热稳定性能与形态稳定性。并且在300～600 nm处都有较强的紫外可见光吸收,可与性能优良的给体材料PCE-10对于不同波长太阳光谱的吸收形成很好的互补作用。预计以该系列材料制备的光伏器件可具有优异的性能。实验的第二部分选用IDTT作为受体材料的给体单元,经过优化合成路线,通过stille偶联反应共合成出五种A-D-A型非富勒烯类小分子受体材料。之所以会选择IDTT材料作为分子单元,是因为其具有优异的刚性平面结构以及较大的共轭程度,这有利于分子中π电子的离域,进而实现载流子传输能力的提升。合成的目标化合物分别是 IDTT-DBF2、IDTT-BCT2、IDTT-BTC2、IDTT-BDF2和 IDTT-CDT2,这五种目标化合物侧链基团的吸电子能力均不相同,且共轭程度各异,在UV-vis实验中我们发现它们在300～800 nm处都有较强的紫外可见光吸收。不仅如此,所合成材料也表现出了良好的热学稳定性,它们在失重5%时的分解温度Td依次为394 ℃、205 ℃、424 ℃、360 ℃ 和 432 ℃。其中,对 IDTT-BTC2和 IDTT-CDT2两种材料分别做了器件性能的表征实验,通过对比一系列器件数据得知,当IDTT-BTC2作为受体材料时器件效率较好,此时光电转换效率(PCE)为0.5%,开路电压(Voc)为0.93 V,短路电流密度(Jsc)为1.11mA/cm2,填充因子(FF)为0.48,经过实验优化后发现,后退火处理的器件性能比较好,此时PCE为0.90%,Voc为1.02 V,Jsc为2.39mA/cm2,FF为0.37,与未经退火处理的器件性能相比较发现器件效率PCE提升了 80%,短路电流密度Jsc提高了 115%,开路电压Voc变化不明显。本论文所合成的这七种目标化合物均是从分子工程学的角度出发,制备出性能比较优异的非富勒烯类小分子电子受体材料,并对器件的Voc、FF、Jsc和PCE等特性进行探究。通过溶剂以及添加剂的选择、调节给体材料与受体材料的添加比例、活性层厚度变化及改变退火条件等措施达到不断优化器件性能的目的,从而促进非富勒烯类有机小分子太阳能电池材料的丰富和发展。