目前人类活动和工业发展都需要大量的能源,因此极需开发绿色环保、可持续供应的能源来源和相关技术。相比于其他能源形态,太阳能具有用之不尽、取之不竭、清洁无污染、不受地域限制等优势,是理想的下一代能源来源。作为太阳能能源技术之一,有机太阳能电池由于柔性、质轻、半透明、低价、可大面积生产等优点获得了科学界和产业界的广泛关注。在过去的十年间,有机太阳能电池技术进展迅速,其单节电池光电转化效率突破了15%,而多节器件效率也已超过了17%,但是其实际应用还需要解决器件稳定性的问题。引起有机太阳能电池器件不稳定的因素有很多,其中之一来源于由给体和受体物理共混而成的本体异质结活性层,在使用过程中会发生给受体材料分子各自聚集、相分离尺寸增大的现象,降低了激子扩散效率,导致器件效率降低。这种现象在以富勒烯衍生物为受体材料的有机太阳能电池中尤为严重。目前,解决这一问题的常见策略是在光伏材料上引入可交联的基团,赋予材料可交联功能,在形成较为有利的本体异质结活性层之后,启动交联反应,“固化”活性层微观结构,从而提高器件的稳定性。这种策略可用在给体材料上,亦可用在受体材料上。但迄今为止,富勒烯受体材料的可交联化基本是将[6,6]-phenyl-C₆₁-butyric acid methyl ester(PC₆₁BM)水解,然后利用酯化反应引入可交联的官能团。但是这样得到的可交联化富勒烯衍生物,大多数单独用作受体材料时,器件性能较之PC₆₁BM,有大幅的下降,因此一般作为PC₆₁BM的添加剂使用。对此,我们课题组最近设计合成了一个含丙烯酸酯基团的可聚合（交联）富勒烯衍生物[6,6]-phenyl-C₆₁-butyl acrylate(PC₆₁BA),具有与PC₆₁BM类似的分子形态和大小。由此制备的器件,具有与PC₆₁BM器件相当的光电转化效率,但器件稳定性有了显著的提高。本文沿着这个思路,设计合成一系列具有不同链长的富勒烯丙烯酸酯衍生物,包括[6,6]-phenyl-C_61/71-ethyl acrylate(PC_61/71EA)、[6,6]-phenyl-C_61/71-propyl acrylate(PC_61/71PrA)、[6,6]-phenyl-C₇₁-butyl acrylate(PC₇₁BA)和[6,6]-phenyl-C_61/71-pentyl acrylate(PC_61/71PeA)分子,而且重点用C₇₀替代了C₆₀,系统研究了这些化合物的基本性质、光伏性能和器件稳定性。在第二章的工作中,我们选用常见的给体材料聚（3-己基噻吩）（P3HT）和合成所得的系列富勒烯丙烯酸酯受体材料配合,制备了有机太阳能原型器件,表征了器件性能。研究发现,C₇₀富勒烯受体材料要比相对应的C₆₀材料具有更高的器件效率。而对于系列C₇₀富勒烯受体材料而言,器件效率随着分子中碳链长度的增长呈现一个逐渐增加趋势,长度为六(PC₇₁PeA)时达到最佳,为4.12%,高于PC₇₁BM器件的4.06%。在器件稳定性方面,将基于PC₇₁BM和各富勒烯丙烯酸酯受体材料的活性层在150 ^oC下热处理35 h后,再完成器件的制备,所得器件的效率发现维持在其最高效率的12%(PC₇₁BM)、38%(PC₇₁EA)、79%(PC₇₁PrA)、75%(PC₇₁BA)和92%(PC₇₁PeA)。实验表明,基于丙烯酸富勒烯受体材料的器件与PC₇₁BM参比器件相比,稳定性得到了大幅度的提升,而最佳的PC₇₁PeA器件经35 h加热后还能维持3.78%的光电转化效率。在第三章中,我们选择了含10%端烯键侧链的poly[（2,5-bis（2-hexyldecyloxy）phenylene）-alt-（5,6-difluoro-4,7-di（thiophen-2-yl）benzo[c]-[1,2,5]thiadiazole）](PPDT2FBT-V₁₀)作为给体材料,与各C₇₀富勒烯丙烯酸酸酯受体材料配合,制成了给受体组分全交联的太阳能电池器件。我们发现所得器件要比P3HT体系光电转化效率高,但同样表现出随着富勒烯丙烯酸酯分子碳链长度增长器件效率提高的趋势。其中,碳链长度为六的PC₇₁PeA器件效率最佳,为5.60%,高于PC₇₁BM器件的5.31%。