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本体异质结有机太阳能电池具有可溶液加工、可卷曲和可大面积制备等特性,是新一代重点发展的光伏技术。目前单结有机太阳能电池光电转换效率已达到19%,但是有机太阳能电池仍存在一些不足。首先,相对于硅基和钙钛矿光伏技术,有机太阳能电池光电转换效率较低;其次,有机太阳能电池高性能材料不足、高性能器件工艺复杂及稳定性较差。有机给受体材料是有机太阳能电池的核心,给受体材料协同发展有望从根本上解决有机太阳能电池存在的问题。目前高性能给体和受体主要依赖于噻吩衍生物,比如苯并噻吩（Benzo[1,2-b:4,5-b’]dithiophene,BDT）聚合物给体和引达省噻吩（Indaceno[1,2-b:5,6-b’]dithiophene,IDT）基非富勒烯受体。然而噻吩储量少,不利于大规模制备。作为对比,呋喃及其衍生物来源广、可植物提取且部分苯并[1,2-b:4,5-b’]呋喃（Benzo[1,2-b:4,5-b’]difuran,BDF）聚合物给体呈现出较优异的光伏性能。但相对于噻吩衍生物,呋喃基给受体材料发展滞后。因此,为推动呋喃基给受体材料发展,本论文以呋喃基有机物为原料,通过侧链和主链工程设计合成了一系列二维宽带隙BDF聚合物给体,还通过常温Knoevenagel反应合成了两种给体（Donor,D）-受体（Acceptor,A）-给体（Donor,D）型引达省呋喃（Indaceno[1,2-b:5,6-b’]difuran,IDF）非富勒烯受体,并将其应用于有机太阳能电池,研究了分子结构与光伏性能的关系。本文首先以氟代或氯代噻吩烷基取代的BDF为给体单元和以双氟苯并三氮唑为受体单元,设计合成了两种二维D-A型宽带隙BDF聚合物给体PFTBDF-TBz（F10）和PCl TBDF-TBz（F11）。与侧链未卤化的PTBDF-TBz相比,F10和F11获得了较低的能级和增强的有序堆积;相比于氟原子,氯原子因具有重原子效应、空3d轨道和较大的原子半径能更有效降低BDF聚合物的能级和增强BDF聚合物的聚集。当以m-ITIC为受体和无需溶剂添加剂和溶剂退火时,F10器件获得了比PTBDF-TBz器件高的开路电压（0.908 V）和光电转换效率（10.5%）;F11器件开路电压和光电转换效率进一步增加到0.921 V和11.37%。在当时文献报道的BDF聚合物有机太阳能电池中,11.37%是光电转换效率最高值之一。这些结果显示卤化能有效降低BDF聚合物能级和提高光电转换效率,也为BDF聚合物卤化策略提供了参考和借鉴。其次,在F10和F11研究基础之上,本文以结构更规整和电负性更强的二氟苯烷基取代的BDF为给体单元和以双氟苯并三氮唑作为受体单元,设计合成了一种二维D-A型宽带隙BDF聚合物给体PDi FPBDF-TBz（F13）。二氟苯侧链使F13获得更低的能级和更强的聚集。当以Y6为受体时,初始F13器件光电转换效率是12.71%,其中,开路电压是0.80 V,短路电流密度是22.61 m A/cm~2,填充因子是70.28%。由于F13:Y6活性层自身稳定且又与Mo O3存在强烈的相互作用,未封装F13器件在氮气中放置后光电转换效率升高到13.34%,开路电压增大到0.815 V,短路电流密度增大到23.27 m A/cm~2,填充因子为70.37%;即使在空气和氮气中分别放置约1150小时和约1370小时后,器件仍具有初始效率的92%。在当时文献报道的BDF聚合物有机太阳能电池中,13.34%是光电转换效率最高值之一,对应的能量损失（0.525 e V）是最小值之一。这些结果表明合理的分子设计有利于制备低成本、高性能和稳定性改善的BDF聚合物有机太阳能电池。在F13研究基础之上,本文将甲酸乙酯噻吩作为共聚单元引入到F13的主链,合成了一种二维宽带隙BDF三元共聚物给体F13-R。与F13相比,F13-R具有轻微蓝移的吸收光谱、较低的能级和改善的分子堆积。当以IT-4F为受体时,F13-R原生成膜有机太阳能电池光电转换效率是12.2%,其中,填充因子高达76.60%,相应的开路电压是0.904 V,短路电流密度是17.61 m A/cm~2;F13有机太阳能电池在同样条件下的光电转换效率只有4.02%,其中,填充因子只有53.86%,相应的开路电压是0.820 V,短路电流密度是9.11 m A/cm~2。F13-R器件较高的开路电压归因于较低的能级,优异的光电转换效率和填充因子归因于更有序的分子堆积和更规整的活性层形貌。在当时文献报道的原生成膜有机太阳能电池中,F13-R有机太阳能电池光伏性能较为优异,甚至优于类似BDT聚合物原生成膜有机太阳能电池。这些结果表明三元共聚可以有效调节分子结构和聚集行为以制备低成本和高性能BDF聚合物原生成膜有机太阳能电池。为推动呋喃基给受体材料协同发展,本文设计合成了引达省呋喃（IDF）给体单元。相对于IDT,IDF具有较强的给电子性、更好的平面共轭结构和低成本优势。在室温下,引达省呋喃二甲醛分别与3-（二氰基亚甲基）靛酮和5,6-二氟-3-（二氰基亚甲基）靛酮发生Knoevenagel缩合反应生成了A-D-A型窄带隙引达省呋喃非富勒烯受体IDF-IC和IDF-4F。与IDT非富勒烯受体（IDT-IC）相比,IDF-IC和IDF-4F具有较强的分子内电荷转移、较窄的光学带隙和红移的吸收光谱。当以PM6为给体且不用溶剂添加剂和溶剂退火时,IDF-IC有机太阳能电池获得了7.80%的光电转换效率,开路电压为0.905 V,短路电流密度为14.55 m A/cm~2;IDF-4F有机太阳能电池获得类似的光电转换效率（7.81%）,但开路电压减小到0.736 V,短路电流密度增大到17.49 m A/cm~2。这些结果表明引达省呋喃在开发低成本和高性能非富勒烯受体有机太阳能电池方面有着较大的潜力。