近几年来,有机非富勒烯受体材料对有机光伏性能的提升及发展起到至关重要的作用。但是,到目前为止,人们对于其可以取得高能量转换效率的原因以及内在的机理并不十分明确。本论文首先从理论上研究了具有高能量转换效率的有机非富勒烯复合物材料D18/Y6体系的界面激子解离和电荷复合过程。另外,基于稠环噻吩与丙二腈设计合成了几种有机小分子电子给体材料,并将它们作为第二给体来制备基于PM6/Y6体系的三元有机太阳能电池。主要研究内容和结果如下:（1）给体和受体之间的界面电荷转移对有机太阳能电池的光生电荷产生机制和效率有非常重要的影响。在这里,我们从理论上研究了由宽带隙聚合物给体D18和窄带隙小分子受体Y6组成的复合物的激子解离和电荷复合过程。计算结果表明,除了最低的电荷转移态（CT₀）外,在D18的最低单重态激发态（S₁）以下还有4个高能级界面分子间电荷转移（CT）态,D18上的激子解离到高能级CT态的速度(10¹⁰-10¹² s^-1)比解离到CT₀态的速度(10⁷-10⁸ s^-1)快得多。相反,由于Y6与D18之间的空穴转移驱动力较小,只有CT₀态低于Y6的S₁态,而Y6激子进入CT₀态的解离速率可高达10¹³ s^-1。我们的研究工作强调了多通道激子解离对于实现高效有机光伏的重要性。（2）基于稠环噻吩与丙二腈设计合成了三种有机小分子给体材料IDM、IDTM和ITM,并对它们的光电性质进行了表征。研究发现,它们的热分解温度均高于350℃,表明这一类有机小分子材料具有良好的热稳定性;紫外吸收光谱显示,三种材料的吸收范围分别位于536 nm,530 nm和556 nm,有效地拓宽了传统给/受体材料PM6/Y6光谱吸收范围;透射电子显微镜和原子力显微镜的测试结果表明,添加第二小分子给体材料可以改善原共混层形貌;三元电池器件的最高能量转换效率达到了16.04%,比二元体系的效率提高了约1%,这些结果表明设计合成宽带隙小分子第二给体材料是提高有机光伏效率的有效策略。