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本体异质结型(BHJ)有机太阳能电池(OSCs)因具有质量轻、可溶液加工、可制备柔性大面积器件等优点，受到研究领域的广泛关注。目前，OSCs研究的首要目标是提高电池的效率，新型有机光伏材料的设计与合成则是制备高效OSCs的基础和前提。本论文将从光伏材料的分子设计入手，通过合成一些列共轭聚合物和受体-给体-受体(A-D-A)型小分子，研究材料分子结构对其光学、电化学、聚集以及光伏性能的影响。结果和创新点如下: 一、基于4，8位双噻吩取代苯并二噻吩(BDT-T)和喹喔啉衍生物(DTQx)两种单元设计合成了四种聚合物给体光伏材料。通过在BDT的噻吩侧链和DTQx共轭主链上分别引入两个氟原子，研究了氟化作用对聚合物材料吸收光谱、分子能级、介电常数以及光伏性能的影响。由于氟原子协同作用的影响，PBQ-4在四个聚合物中展现出最低的HOMO和LUMO能级。基于PBQ-4∶PC71BM的PSCs获得了0.90V的Voc和8.55％的能量转换效率(PCE)。 二、以PBQ-4∶PC71BM为活性层材料，选择邻二氯苯(o-DCB)，邻二甲苯(o-Xylene)和苯甲醚(anisole)三种溶剂体系加工制备聚合物太阳能电池(PSCs)，详细研究了不同溶剂体系对共混膜微观形貌、相区尺度和纯度以及器件光伏性能的影响，实现了采用相对无毒，环境友好的芳香醚类溶剂制备PCE为8.37％的PSCs，达到与含卤芳香溶剂体系制备器件相当的水平。 三、基于4，8位双噻吩取代的苯并二噻吩(BDT-T)单元和酯基取代的三联噻吩(3Th)单元设计合成了四种宽带隙聚合物给体光伏材料，研究了不同烷基侧链对于聚合物吸收光谱、分子能级、聚集作用以及光伏性能的影响。以氯苯作为加工溶剂，基于PB3T-3∶IT-M器件的PCE为11.7％，其中，Voc=1.00V，Jsc=19.2mA/cm2，FF=0.61;另外，我们还采用苯甲醚作为加工溶剂制备了光伏器件，PCE达到了11.9％。 四、基于4，8位双噻吩取代的苯并二噻吩(BDT-T)为中心单元，2-乙基己基取代的噻吩作为π桥，双氰基取代的茚满二酮(DCl)作为末端基团，合成了两种A-D-A型小分子光伏材料。两个小分子结构上唯一不同是BDT-T单元上烷基取代基的位置。中心D单元空间位阻较小的BTCN-O具有p型有机半导体性质，而中心D单元空间位阻较大的BTCN-M则表现出双极性半导体性质。我们采用PBDB-T作为电子给体材料，PC71BM作为电子受体，分别与BTCN-O和BTCN-M共混制备了OSCs。与基于BTCN-O∶PBDB-T器件相比，基于BTCN-M∶PBDB-T器件的Voc没有明显变化，而器件的Jsc和FF有了明显的提高，基于BTCN-O∶PBDB-T和BTCN-M∶PBDB-T器件的PCE分别是5.9％和1.6％。两个小分子与PC71BM共混的情况下，BTCN-O和BTCN-M也展现出不同的光伏性质。基于BTCN-O∶PC71BM器件的PCE为6.7％，其中，Voc=0.97V，Jsc=11.68mA/cm2，FF=0.59;而基于BTCN-O∶PC71BM器件的Jsc和FF非常低，PCE仅为0.3％。研究结果表明，BTCN-O可以作为一个典型的电子给体材料，而BTCN-M则可以作为电子受体材料。中心D单元上烷基链的空间位阻效应对A-D-A型小分子的电子给、受体性质具有重要的影响。