近年来,有机太阳能电池(OSCs)因具有质量轻、可柔性制备、可低成本溶液加工等优点而成为有机光伏领域研究的热点。能量转换效率(PCE)是衡量OSCs性能的重要参数之一,为了实现OSCs的商业化应用,所以当前研究的重点是如何进一步提高OSCs的PCE。新型高效的有机光伏材料的设计是提升OSCs性能的关键,从而深入理解有机光伏材料的分子结构与光伏性能的关系能够科学指导高效有机光伏材料的设计。本论文设计合成了两个不同体系的非富勒烯稠环电子受体(NF-FREAs)材料,并且通过制备OSCs来研究这些NF-FREAs材料的器件性能与分子结构和共混形貌间的联系,主要研究内容如下:1.将烷硫基取代基引入π桥和将F原子引入吸电子端基,设计合成了以引达省并二噻吩(IDT)为核,烷硫基取代的噻吩为π桥和双氟取代的双氰取代茚二酮(1C-2F)为吸电子端基的NF-FREAs材料ACS8。这二者的引入拓展了分子的吸收光谱并增强了分子内的电荷转移作用,使得ACS8具有超窄的光学带隙(Egopt=1.3 eV)和较高的电子迁移率(μe=2.65× 10-4 cm2 V-1s-1)。在加入0.5%PN(1-苯基萘)优化后,基于PTB7-Th:ACS8(1:2,w/w·)的OSCs获得了13.2%的PCE,同时,它的短路电流(JSC)能够高达25.33 mA cm-2。该PCE值是目前基于超窄带隙受体(Egopt≤1.3 eV)的NF-OSCs中文献报道的最高值。2.将苯并二呋喃(BDF)单元引入共轭主链和将不同F原子数引入吸电子端基,设计合成了以BDF为核,且分别以双氰取代茚二酮(IC)、单氟取代的双氰取代茚二酮(IC-F)和IC-2F为吸电子端基的NF-FREAs材料IFICl、IFIC2和IFIC3。这二者的引入拓宽了分子的吸收光谱且增强了分子内的电荷传输,使得该系列NF-FREAs材料IFIC1、IFIC2和IFIC3具有较窄的Egopt(1.49～1.44 eV)和较高的μe(2.72×10-4～6.2×10-4 cm2 V-1 s-1)。同时,随着吸电子端基中F原子数的增加,NF-FREAs材料的Egopt随之而减小且μ3随之而增大。因此,在加入0.75%PN和120℃热退火20 min的协同器件优化后,该系列NF-FREAs材料IFIC1、IFIC2和IFIC3与PM6制备的OSCs(1:1.5,w/w)分别获得8.65、11.63和13.43%的PCE。结果表明,NF-FREAs材料的吸电子端基上的氟化作用能够有效地提升OSCs的光伏性能。