众所周知,太阳能电池是能源领域的研究热点和难以攻克的重要课题。有机/聚合物太阳能电池作为一种全新能源技术,具有材料质量轻,吸收范围广,可通过溶剂加工实现规模化生产以及制造柔性和半透明器件等优点。近年来,大量结构新颖和性能优异的有机太阳能电池材料被开发出来。迄今为止,基于非富勒烯受体材料的叠层有机太阳能电池,其能量转换效率（PCE）已跃升至17.3%,预示着有机太阳能电池技术十分广阔的应用潜能。本论文简要地叙述了有机太阳能电池的发展历程,对非富勒烯小分子受体材料进行了系统的归纳和阐述。并针对目前吸电子基团-给电子基团-吸电子基团（A-D-A）型非富勒烯小分子受体（SMAs）构建方式比较单一及结构与性能关系不够透彻等问题,设计合成了具有A-D₁-D₂-D₁-A型和A-D-D-A型的SMAs,以及分子末端采用苯并噻吩稠环修饰的A-D-A型SMAs。研究了分子的共轭效应对HOMO能级的影响,F原子的修饰对LUMO能级的调节作用以及活性层薄膜形貌和分子的自组装行为,以及太阳能电池光伏性能与材料的电荷迁移率、吸收光谱、电子能级之间的内在联系,从而揭示了分子结构与光伏性能参数的对应关系。本论文为高效有机太阳能电池的设计提供了借鉴作用,本论文的研究内容和实验结果概述如下:（1）以3-（二氰基亚甲基）茚-1-酮（IC）及其双氟取代IC（DFIC）作为末端受体单元,合成基于引达省并二噻吩（IDT）和苯并二噻吩（BDT）的A-D₁-D₂-D₁-A型窄带隙小分子受体BDT（IDT-IC）₂和BDT（IDT-IC-2F）₂。BDT（IDT-IC）₂和BDT（IDT-IC-2F）₂的光学带隙分别为1.59 eV和1.54 eV。使用PBDB-T作为供体材料时,基于BDT（IDT-IC）₂和BDT（IDT-IC-2F）₂的PSCs分别实现4.98%和6.21%的转换效率（PCEs）。（2）设计合成了两种A-D-D-A型SMAs为IDT₂-IC-4F和C₆IDT₂-IC-4F。研究了其光物理,电化学性能及光伏性能。研究发现:IDT₂-IC-4F和C₆IDT₂-IC-4F表现出与经典的A-D-A型小分子（ITIC）明显不同性质,其具有更高的HOMO能级（-5.40 eV）和更窄的光谱带隙E_g（1.40 eV）,使吸收光谱延伸至870 nm和885nm。当与聚合物给体PBDB-T共混时,SMAs显示出了良好的光伏性能,基于PBDB-T:IDT₂-IC-4F的PSCs,表现出较高的PCE（10.06%）,其中,短路电流(J_sc)和填充因子（FF）分别为16.00 mA cm^-2和69.22%。而基于PBDB-T:C₆IDT₂-IC-4F共混膜的光伏器件也实现了9.60%的PCE,尤其是J_sc达到了17.64 mA cm^-2,而V_oc和FF有所下降。（3）开发了一种新型非富勒烯末端吸电子单元,用更大平面的苯并噻吩单元取代苯单元构建末端受体的单元骨架,合成了基于IDTT的A-D-A型SMAs IT-BT,研究了末端结构的改变对SMAs的分子堆积方式,形貌特征,吸收光谱,电子能级,以及对电池光伏性能各项参数的影响;探讨了苯,苯并噻吩,噻吩三者之间的光谱性质和LUMO能级的递变关系以及对电池的PCEs的影响。其中,基于聚合物PBDB-T的太阳能电池,IT-BT实现了8.17%的PCEs。