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能源危机和环境危机是21世纪人类面临的两大挑战。众所周知,传统化石能源不仅储量有限而且消耗时会产生大量的污染物,所以人类社会长期使用化石能源既导致了可利用能源的缺乏,也加重了地球上的环境污染。在这种情况下,太阳能由于其绿色清洁无污染,取之不尽、用之不竭的特点,具备了替代化石能源的条件,受到了全人类的密切关注。有机太阳能电池（organic solar cells）由于具有成本低、易加工、质量轻、可卷曲等自身的实用性特点和加工优势,得到了全世界的关注,而且在相关领域科研工作者的共同努力下,有机太阳能电池发展迅速。与传统太阳能电池器件相比,有机太阳能电池的溶液加工法使其制备工艺大大简化,在未来会具有非常广阔的应用前景。虽然如此,但是有机太阳能电池到目前为止离商业应用的标准还有一定的差距,因此还需要对其各个方面进行更加深入的研究。本文对基于有机小分子作为电子给体的太阳能电池器件进行了研究。在分析了有机小分子太阳能电池的研究状况后,实验室成功设计合成出了两种有机小分子电子给体材料BDT-OEH和DTBDT-T,并对材料的各种相关特性做了测试研究。利用这两种材料分别制备了二元有机太阳能电池器件,对有机小分子作为活性层给体材料的电池器件性能和影响其性能的关键因素做了相关研究,优化了器件制备过程中的条件,同时制备出了光电转换效率有意义的有机太阳能电池器件。然后,在经典常规体系P3HT:PC61BM中掺入了不同浓度的有机小分子BDT-OEH,制备了三元有机太阳能电池器件,用来研究有机小分子BDT-OEH在三元体系中作为一个补充电子给体材料对有机太阳能电池性能的影响。相比于基础的P3HT:PC61BM二元有机太阳能电池器件,掺杂BDT-OEH的质量比为10%时的三元共混有机太阳能电池器件的短路电流增加到了9.82 mA/cm2,填充因子增加到了64.88%。因此,三元有机太阳能电池器件的能量转换效率提升了18.65%,达到了3.88%。最后,以同样的方式制备了基于有机小分子DTBDT-T的三元有机太阳能电池器件,研究了DTBDT-T作为补充电子给体材料对有机太阳能电池性能的影响。结果发现掺杂了5%DTBDT-T的三元共混有机太阳能电池器件的性能最佳,短路电流为9.93 mA/cm2,填充因子为60.17%,有机太阳能电池的能量转换效率最终达到了3.59%。经过数据分析和测试论证,推断性能的提升主要是由于掺杂了适当浓度的有机小分子作为补充电子给体材料后,不同材料之间对入射太阳光互补的吸收拓宽了三元有机太阳能电池器件的吸收光谱,因而增加了光子的捕获和激子的产生,而且三元有机太阳能电池器件的瀑布式阶梯能级结构有利于给受体界面处激子的解离和载流子的转移,也促进了活性层中自由电荷载流子的传输。同时,适当掺杂浓度的三元有机太阳能电池器件拥有更高的激子解离率和更加平整光滑的活性层表面形貌,这也有助于电池器件性能的提升。