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为了解决化石能源储量减少和环境污染问题,科学家们开始探索清洁、可再生能源。太阳能储量丰富,无污染,成为人们的首选。太阳能电池是利用太阳能较为直接方便的方式,其中有机太阳电池具有密度小、柔性、成本低、可通过旋涂和喷墨打印等技术实现大面积生产等特点,因而受到科学家们广泛研究。卟啉类化合物具有良好的吸光性、平面性、电子传输性以及易通过外围修饰和改变空腔金属来调节分子的性能,因而卟啉类化合物在有机太阳电池中有许多应用。本论文是卟啉类小分子给体、受体和界面材料设计合成及光伏性能研究。首先,我们合成了小分子TEHZnP-NA和TEHZnP-TNA,通过在D-A结构之间引入噻吩π桥,可以调节材料的能级和光谱吸收。以TEHZnP-NA和TEHZnP-TNA分别为给体材料,以PC61BM为受体材料制备的BHJ型有机太阳电池分别获得了0.79%和0.65%的能量转化效率。然后,我们合成了小分子TIPS-TEHZnP-FN、TIPS-TEHZnP-FNBr、DPP-TEHZnP-FN和DPP-TEHZnP-FNBr,并将其用作阴极界面材料。接入DPP可以使材料吸收范围变宽,离子化会改变卟啉Q band吸收峰形,降低Q band吸收强度。吸电子端基DPP和离子化对材料的HOMO、LUMO能级也有影响。当以PTB7:PC61BM为活性层,以TIPS-TEHZnP-FN、TIPS-TEHZnP-FNBr、DPP-TEHZnP-FN和DPP-TEHZnP-FNBr分别作为阴极界面时,制备的电池效率分别为8.47%、8.51%、7.97%和8.34%,阳离子的TIPS-TEHZnP-FNBr比中性的TIPS-TEHZnP-FN的效率高,同样,阳离子的DPP-TEHZnP-FNBr比中性的DPP-TEHZnP-FN的效率高。结果表明,吸电子端基DPP和极性基团种类对材料的光伏性能也有影响。最后,我们合成了星型卟啉小分子tetraNA-ZnP,通过tetra-meso位乙炔桥共轭连接四个吸电子端基,可以进一步降低材料的LUMO能级。当以聚合物PBDB-T为给体,以tetraNA-ZnP为受体制备的器件效率为1.40%。