有机太阳能电池以其质量轻、来源广泛、成本低廉以及可溶液加工等独特优势,成为近年来在国内外光电领域的研究热点之一。随着非富勒烯受体成功应用于有机太阳能电池,基于A-D-A’-D-A类稠环小分子受体材料Y6及其衍生物的单节有机太阳能电池功率转换效率已经突破了19%。然而,稠环小分子受体材料在其分子中心包含一个多稠环分子骨架,在构建多稠环结构时需要通过共价键闭环来连接相邻芳烃,合成通常比较复杂,且涉及多步合成和纯化,导致整体收率低,材料成本会迅速增加,限制了有机太阳能电池的大面积器件制备和商业化应用。为了克服稠环小分子受体在商业化方面的缺点,提出了设计非稠环结构的分子设计,本文以A-D-A’-D-A型非稠环小分子受体为研究对象,设计合成了一系列新型高效的非稠环小分子受体,同时对非稠环型的分子结构和器件性能之间的关系进行了深入的研究,为开发新型高效的非稠环小分子受体和探索非稠环小分子受体的设计策略提供了指导。本文中具体的研究工作和结果如下:1.设计合成了两个基于双酯基并噻吩单元作为非稠环内核的A-D-A’-D-A型非稠环小分子受体2T2CSi-4F和4T2CSi-4F。研究发现基于双酯基并噻吩的非稠环核心能够构成多重的非共价键相互作用,从而在分子内形成多重构象锁,有效限制单键的旋转,使得在非稠环小分子受体中也可以形成刚性和共平面的结构,改善分子堆积和电荷传输。此外,基于PBDB-T:2T2CSi-4F和PBDB-T:4T2CSi-4F的器件分别得到了10.04%和3.63%的效率。随后,通过形貌分析表征深入研究两种非稠环小分子受体的活性层性能,PBDB-T:2T2CSi-4F的器件具有更高的结晶性和有利于电荷传输的面-面堆积结构,形成好的纤维互穿网络形貌。该研究表明,引入非共价键是改善非稠环分子平面性和器件性能的有效策略,且双酯基并噻吩单元和多重构象锁的策略可以构筑高效且低成本的有机太阳能电池。2.设计合成了一种新的芳族酰亚胺类缺电子单元二噻吩并邻苯二甲酰胺（DTP）用于构筑非稠环小分子受体材料DTPEH-4F。研究发现,基于DTP缺电子单元的非稠环小分子受体具有与PM6很好匹配的能级和吸收,其达到了0.93 V的高开路电压,且基于PM6:DTPEH-4F的器件得到了8.27%的效率。此外,稠环结构的DTP单元作为中心核,其刚性的稠环结构使得整体分子平面性提升且分子堆积更紧密,得到良好的形貌和高迁移率,而在酰亚胺基团上引入烷基链,优化了形貌和溶解性,形成了纤维互穿网络结构。该研究表明,DTP单元结合了稠环π核和酰亚胺单元的特点,为设计新颖且强缺电子性中心核的受体分子提供参考,有望构筑高效的有机太阳能电池。