有机太阳能电池由于其质量轻,柔性以及可大面积印刷等优势受到科研工作者们的广泛关注。过去十年,伴随着材料的不断创新及器件的优化,有机太阳能电池发展迅猛,能量转换效率不断取得突破,不断缩近与无机晶硅电池的距离,展现了光明的商业化前景。本文从材料创新的角度出发,依次采用构型变换、侧链修饰、端基氟代修饰三种策略来系统地探讨分子结构与性能之间的关系,旨在通过结构设计来获得性能的巨大提升,也寄希望于本文研究为后续材料的开发抛砖引玉。鉴于芴和吡咯并吡咯二酮良好的平面性以及优异的光电性质,我们将其作为本文小分子给体材料的主要构筑单元,乙炔基噻吩作为分子p桥来连接芴和吡咯并吡咯二酮。依次采用构型变换、烷基侧链修饰以及端基氟代策略设计合成了5种有机小分子给体材料。首先采用通过密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TD-DFT）初步预测这5种化合物的基态几何结构、能级、电子密度分布和光学吸收特性。之后分别从热稳定性、光吸收性质、电化学性质以及光伏性能来系统地分析结构与性能之间的关系。在A-D-A型分子Flu（DPP）2以及D-A-A’型分子FluDPPCN两种构型材料的对比中我们发现,破环分子对称性,并在端基进一步引入4-氰基苯后,可有效拓宽分子的吸收范围,Flu DPPCN在氯仿溶液中的最大吸收波长相比红移了56 nm,且电化学带隙由1.86e V降至1.76 e V。这为后人在提升分子光电性质方面提供了有效思路。然而,在光伏性能的对比中,基于Flu（DPP）2:PC61BM以及Flu DPPCN:PC61BM的器件分别实现了2.90%和2.12%的能量转换效率,造成两者效率差异的原因是Flu（DPP）2与PC61BM偶极矩相差不大,给受体混合效果理想,从而形成更有效的电子传输,进而获得更高的能量转换效率。将Flu（DPP）2的侧链正辛基替换为正辛氧基苯基合成了Flu（phDPP）2,其质量损失5%时的分解温度（Td）为404.93℃,表现出更好的热稳定性。值得注意的是,从溶液到膜状态,Flu（DPP）2的边缘吸收波长(0（92）0))14)7)8)))红移程度比Flu（ph DPP）2大,这表明相比于Flu（ph DPP）2,Flu（DPP）2在膜中可以形成更为紧密的分子堆积。在与PC71BM混合后,基于Flu（DPP）2的器件实现了4.10%的能量转换效率,而基于Flu（ph DPP）2的器件仅为2.80%。通过外量子效率及电荷载流子迁移率的分析,表明基于Flu（DPP）2:PC71BM的共混膜有更有效的光-电转换以及更平衡的载流子迁移率。最后,我们在Flu（DPP）2的端基引入氟代苯基构筑了两种新型的A’-A-p-D-p-A’延长型小分子Flu（DPPs F）2和Flu（DPPd F）2。与Flu（DPP）2相比,Flu（DPPs F）2和Flu（DPPd F）2显示出更宽的光吸收范围。此外,Flu（DPPd F）2和Flu（DPPs F）2显示出1.75 e V和1.78 e V电化学带隙。更重要的是,使用Flu（DPP）2、Flu（DPPs F）2和Flu（DPPd F）2作为给体与PC61BM混合制备了本体异质结有机光伏器件后,基于Flu（DPPs F）2和Flu（DPPd F）2的器件比基于Flu（DPP）2的器件实现了更高的能量转换效率,分别为4.39%和4.74%。这表明,这种同时延长分子共轭和氟取代策略在开发新的光伏材料方面有很大的潜力。