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近年来,由于人类大量使用化石能源,出现了能源危机和温室效应等许多问题。有机太阳电池技术能够直接将太阳能转化为电能,有望成为解决上述问题的办法之一。有机太阳电池的活性层材料一般分为给体材料和受体材料,其中非富勒烯类小分子受体材料具有溶解性好、吸收可调节、合成简便等优点,吸引了许多科研工作者的研究兴趣。本论文围绕非富勒烯小分子受体材料展开,通过选择不同的给电子和吸电子单元,设计和合成新的非富勒烯小分子受体材料。在第二章中,我们合成了基于卟啉和苝二酰亚胺的两个小分子PORPDI和PORPDI-2F,在第二个分子的侧基上,我们通过引入氟原子来改善受体小分子在活性层中的堆积。结果表明,卟啉小分子侧基上的氟原子对于材料的吸收有一定的影响。这两个受体材料和给体材料PBDB-T一起制备的光伏器件的能量转换效率分别为0.82%和2.87%;和给体材料PTB7-Th一起制备的光伏器件分别获得了1.60%和2.97%的能量转换效率。基于PORPDI-2F分子的器件的短路电流密度和填充因子均优于基于PORPDI分子的器件。这些结果表明,利用氟原子的修饰,提高了苝二酰亚胺类卟啉受体材料的光伏性能。在第三章中,我们利用螺芴、2,1,3-苯并噻二唑和双氰基罗丹宁,设计和合成了两个宽光学带隙的非富勒烯小分子受体材料SFABR和SFABTR。它们的吸收和常见的聚合物给体材料有很好的互补。经过器件优化后,这两个分子和PTB7-Th制备的光伏器件分别获得了1.33%和0.76%的能量转换效率。在第四章中,我们用双氟取代的双氰基茚满二酮、2,1,3-苯并噻二唑和4H-环戊[2,1-b:3,4-b’]二噻吩设计和合成了两个具有A-D-A-D-A结构特点的非富勒烯小分子受体BTIC4F和BTIC6F。其中,我们在BTIC6F分子的2,1,3-苯并噻二唑中引入了两个氟原子。在基于PBDB-T和两个小分子受体的未优化的器件中,分别取得了3.35%和5.57%的效率。其中基于BTIC6F的器件的填充因子比基于BTIC4F的器件有了大幅的增长,这说明BTIC6F的活性层中有着更好的形貌。我们对基于BTIC4F分子的器件进行了进一步优化,最后获得了7.93%的能量转换效率。