随着体相异质结有机太阳能电池的发展,基于窄带隙聚合物供体与非富勒烯小分子受体的电池光电转换效率不断提高,表明新型有机半导体材料的研发正在成为有机太阳能电池取得突破的主导方向。新颖的电子供体快速发展,但电子受体的研发则相对滞后。目前有机太阳能电池研究的关键在于结构新颖且光伏性能优良的电子受体材料的开发。苝酰亚胺衍生物作为非富勒烯电子受体材料,具有强可见光吸收和高电子迁移率等优点,表现出较大的研究和应用价值。因此本文设计合成不同结构的苝酰亚胺二倍体,研究不同连接位置、连接方式和单体结构对材料光伏性能的影响。其中双芳炔桥连和氧醚桥连的苝酰亚胺二倍体,由于较强的结晶性和不平衡的载流子传输性能而表现出较低的光伏性能。直接相连的苝酰亚胺二倍体具有优良的光子捕获性能、匹配的分子能级和较弱的固态结晶性,能够有效的提高苝酰亚胺二倍体电池的光电转换效率。三种不同单体结构邻位-邻位相连的苝酰亚胺二倍体的共混薄膜表现出不平衡的载流子传输性能,其展现出较低的光电转换效率。基于直接相连的苝酰亚胺二倍体展现出优良的光伏性能,以及苝酰亚胺多倍体的共混薄膜表现出高电子迁移率和出色的相分离形貌等优点。本文开发直接相连更大共轭骨架的苝酰亚胺多倍体,探寻分子结构对材料光伏性能的影响。由于延展的共轭骨架和扭曲的分子结构有利于调节共混薄膜的相分离形貌,相比于港湾位-邻位相连苝酰亚胺二倍体,邻位-港湾位-邻位相连线性共轭苝酰亚胺三倍体表现出更优的光伏性能。港湾位-港湾位-港湾位线性共轭苝酰亚胺三倍体的共混薄膜表现出良好的相分离形貌和平衡的载流子传输性能,其电池的最佳光电转换效率可达到7.12%。构建含有噻吩单元的超大共轭骨架来调节共混薄膜的电荷分离效率和载流子传输性能,开发线性大共轭和梯形大共轭苝酰亚胺四倍体电池的最佳光电转换效率分别可达到7.17%和8.13%,相比港湾位-邻位相连的苝酰亚胺二倍体,含有噻吩单元的苝酰亚胺四倍体能够表现出更优的光伏性能。由于更大的梯形共轭骨架和更强的分子间相互作用,两种梯形大共轭的苝酰亚胺四倍体闭环衍生物展现出优秀的电子传输性能。