体异质结（BHJ）有机太阳能电池（OSC）与无机太阳能电池相比,具有轻质、可大面积制造和柔性等诸多优势。活性层材料在提高器件性能方面起着至关重要的作用。苯并二噻吩（BDT）由于具有较大的刚性平面共轭结构、优异的电荷转移性、合成简便且易于修饰等优点,常常被用于分子的主链骨架设计。基于上述优势,本文以BDT为基本单元,设计并合成了一系列新型的小分子给体材料以及单组分聚合物材料,并且对材料结构与器件性能之间的关系展开了探索性的研究。具体的研究内容如下:在第一个体系中,我们设计并合成了两种在共轭侧噻吩环上有细微变化的新型小分子给体材料MDJ-Cl和MDJ。对其热学、光学性质以及电化学性质进行了细致的表征,并与Y6受体材料搭配作为活性层材料制备成有机太阳能电池器件。测试结果显示,这两种小分子都具有良好的热稳定性,MDJ-Cl分子薄膜相对于MDJ分子产生略微蓝移。与MDJ-Cl:Y6共混膜相比,MDJ:Y6共混膜表现出更高的激子解离和电荷收集效率,抑制的双分子复合,基于MDJ:Y6器件可获得更高的Jsc和FF。同时,AFM以及接触角测试表明,MDJ与Y6的相容性降低,改善了分子聚集并增强器件中的电荷传输。因此,基于MDJ的设备表现出11.16%的出色光电转换效率（PCE）,是MDJ-Cl器件效率的两倍以上。在第二个体系中,本论文主要围绕基于BDT的单组分有机太阳能电池的活性层材料进行了设计合成以及表征,为了研究氯原子的引入对材料性能的影响,合成了两种新的双缆聚合物SPJ与SPJ-Cl。这两种材料的主链由苯并二噻吩单元的均聚物组成,通过柔性烷基链将大的芳香族苝酰亚胺（PDI）连接到给体主链上得到双缆型共轭聚合物。对材料进行了光学性能、电化学性能以及膜形貌的研究,并制备成太阳能电池器件探究其分子结构对光伏性能的影响。结果表明,SPJ与SPJ-Cl具有相似的吸收光谱,氯原子的引入使得分子骨架间的分子间相互作用增强,SPJ-Cl的HOMO能级加深,制备器件的Voc增加。AFM测试表明,与SPJ相比,SPJ-Cl薄膜更加光滑,说明聚合物材料的噻吩侧链引入Cl会导致材料的平面性增加。基于SPJ和SPJ-Cl的电池获得了3.46%和3.57%的PCE。