作为下一代重点发展的光伏发电技术,有机光伏电池（OPVs）以质量轻、柔性、半透明、可溶液加工等优势备受关注。得益于非富勒烯受体材料的突破性进展,近年来有机光伏器件效率迅速提升,其最高能量转换效率已超过18%,展现出广阔的发展和应用前景。对于高性能非富勒烯受体分子的设计,目前研究重点主要集中在中心核构建、侧链工程、π桥单元修饰和端基修饰四个方面,其中侧链工程作为一种可快速改变分子光电性能以调控活性层形貌的策略,势必在未来有机光伏器件效率取得进一步突破中发挥重要作用。基于此,本论文从新侧链设计、给受体侧链组合和侧链长度调控三方面出发,合成多种新型非富勒烯受体分子,系统的探究侧链工程策略对有机光伏器件性能的影响。本论文第二章致力于为非富勒烯受体材料分子开发新型功能化侧链,率先将含硅氧烷端基的烷基侧链和烷氧基侧链用于修饰噻吩桥接单元,分别合成窄带隙非富勒烯分子IECSi-4F和IEOSi-4F。研究发现,含硅氧烷端基侧链的IECSi-4F和IEOSi-4F分子均表现出高达10-3数量级的高电子迁移率。当以Si25作为给体构筑器件时,基于IEOSi-4F器件由于活性层中相分离尺度过大,导致电荷复合严重以及载流子的不平衡传输,器件效率只有5.51%。而IECSi-4F分子由于聚集性较弱,与Si25共混时形成了合适的活性层微观形貌,可有效抑制载流子的复合,因而器件表现出高达25.42 m A cm-2的短路电流,实现了最高为10.37%的能量转换效率。本论文第三章主要研究给受体材料的侧链组合搭配对器件光伏性能的影响,基于主链扭曲策略合成的中等带隙分子i-IEOSi-4F也成为国际上首个被报导的含硅氧烷封端侧链的非富勒烯材料。含扭曲骨架的i-IEOSi-4F分子带隙变宽,能级上抬,但在溶液中表现出高达2.36×10~5 mol-1 L cm-1的摩尔消光系数。选择具有相同共轭骨架但侧链不同的聚合物J52（含烷基侧链）和PBZ-2Si（含硅氧烷封端侧链）分别与其搭配组建器件分别获得了10.46%和12.66%的效率。基于PBZ-2Si器件效率更高的原因得益于相同侧链的协同作用,PBZ-2Si与i-IEOSi-4F共混后表现出更紧密的分子间π-π堆积和更强的face-on取向,可形成更加均匀分布的互穿网络状结构供载流子平衡传输,从而使得器件获得更高的短路电流(19.67 m A cm-2)和填充因子（71.45%）。本论文第四章主要研究非稠环非富勒烯分子的绿色合成和侧链调控,率先利用无配体直接芳基化反应的方法分别合成以不同侧链长度修饰的苯并二噻吩二酮为核的受体分子BDDEH-4F和BDDBO-4F。以PM6为给体构筑器件,基于BDDEH-4F和BDDBO-4F的最优器件效率分别为12.59%和9.80%。基于BDDEH-4F的器件性能更高的原因主要归因于侧链长度较短的BDDEH-4F分子与PM6共混后可形成明显的纤维状互穿网络的相分离形貌,使得器件表现出更高的激子解离效率、更弱的双分子复合和更平衡的载流子传输,此外基于PM6:BDDEH-4F的器件还具有优良的热稳定性和存储稳定性。