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本体异质结(BHJ)型有机太阳能电池(OSC)以其质量轻、价格低廉、可大范围制备及可溶液加工等优点，在近年来受到了广泛的关注与研究。通过设计制备各种新型有机活性层材料及界面层材料，有机太阳能电池的器件性能有了巨大的飞跃。对于有机太阳能电池，活性层与电极之间的界面性能是光电转换过程中激子分离及电荷传输的关键，因此通常需要将精密设计的界面缓冲层插在活性层和两个电极中间来调整电极的功函数，实现界面处的欧姆接触，从而降低能级的势垒。同时，其优异的载流子迁移率也促进了电荷的高速输运和收集。另外，功能化的界面层又能修饰基底改变上层活性层的薄膜形貌，并作为光学垫片来调整光场的分布。而对于活性层材料，其本身的固有性质包括吸光能力、电学特性以及制备的活性层薄膜质量均对于最终的器件性能起到决定性的作用，因此材料本身的分子结构及成膜性能都需要进行精细的控制。 本论文中我们设计并研究了新型的界面缓冲层，以及采用新型非富勒烯小分子受体材料制备了高性能的有机太阳能电池，均取得了不错的进展。对于阴极界面缓冲层材料，我们用溶胶凝胶及少量金属掺杂的方法制备了三元金属氧化物锌锡氧(ZTO)薄膜，在低温制备条件下相应器件的最高效率从8.46％提高到了9.02％，克服了传统溶液法制备ZnO需要高温退火的缺点，同时器件稳定性也得到了加强，为有机光伏电池的大面积工业生产及柔性基底的上的应用提供了可能，我们也基于柔性塑料基底制备了可正常工作的有机太阳能电池。 此外，对于阳极界面缓冲层材料，为了克服传统的PEDOT∶PSS材料稳定性差的缺点，本课题通过溶液法制备了半导体金属硫化物MoSx薄膜以取代PEDOT∶PSS。不同于普遍研究的过渡金属氧化物，由于其特殊的类似石墨烯的二维片状结构，片层间靠弱的范德瓦尔兹力连接，决定了其具有特殊的电学特性。相应的有机太阳能电池器件得到了7.50％的能量转换效率，其空气中的稳定性也有极大的增强。我们发现MoSx薄膜的退火过程对其薄膜特性有巨大影响，通过将退火温度从200℃提高到300℃，器件性能得到了极大的提升。 另一方面，通过设计制备以梯形杂环CDT为骨架，强吸电子基团INCN作为端基的小分子材料CDTCN，我们用其取代传统的富勒烯衍生物作为活性层受体材料，相应的有机太阳能电池效率接近了使用PC71BM作为受体的器件效率。相比富勒烯衍生物，CDTCN具有很强的可见光吸收能力，良好的电子迁移率，且与给体聚合物混合而成的本体异质结有合适的相分离。其光电特性可以很容易通过改变分子结构进行精细的控制，在将来的研究中，应用这类基于CDT单元的受体材料的器件光伏性能预期可以实现进一步的提高。