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有机太阳能电池由于其质量轻、制造成本低、柔性等优点成为人们关注的热门领域，表现出广阔的应用前景。新型给/受体材料的设计与合成是有机太阳能电池快速发展重要推动力量。本论文通过分子设计对给/受体分子进行光谱吸收、电化学能级、堆积形貌的调控以提高材料的光伏性能，包括两个部分，小分子给体材料部分和小分子非富勒烯受体材料部分，具体来说，有以下四个方面: 1.通过引入噻吩并[3，4-b]噻吩增强给-受体(D-A)共轭骨架醌式共振的策略设计并合成了一系列基于噻吩吡咯二酮的小分子给体材料。其中小分子给体TBTT-2T与PC71BM共混制备的光伏器件PCE最高为7.47％，短路电流14.95mA cm-2，是目前基于TPD小分子有机太阳能电池光电转换效率的最高值。 2.发展了一种在钯催化下通过一步反应高效合成二蒽并戊搭烯(DAP)的新方法并取得了良好的收率，并且适用于不同电子效应官能团取代DAP的合成。合成了五个DAP衍生物，并对它们的光物理和电化学性质进行了表征。并且将分子DAP-PhCA与PC71BM共混制备光伏器件，不经过任何后处理取得了2.05％的光电转换效率，开路电压为0.95V。 3.通过引入噻吩并[3，4-b]噻吩“增强给-受体结构的醌式共振”的策略应用于小分子非富勒烯受体的设计当中。设计并合成了一种以双硅桥联二苯乙烯为中心主核，噻吩并[3，4-b]噻吩作为桥联单元，5，6-二氟-3-（二氰基亚甲基）茚-1-酮作为封端片段的受体分子。通过将分子NSTI-EH与聚合物PBDB-T共混，获得的PCE最高为10.33％，其中Voc为0.832V，Jsc为16.47mAcm-2，FF为75.2％，是目前基于噻咯的有机太阳能电池光电转换效率的最高值。 4.设计并合成了两种以二噻吩并噻咯的稠环衍生物为中心主核，靛酮和二氟取代的靛酮分别为封端片段的A-D-A型小分子NFAs。其中以PTB7-Th∶NFDTSB-4F为活性层制备的光伏器件在不经过任何后处理的情况下，PCE最高为9.60％，其中Voc为0.751V，Jsc为20.14mAcm-2，FF为63.3％，是目前基于二噻吩并噻咯的有机太阳能电池光电转换效率的最高值。