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有机太阳能电池是以有机共轭材料(共轭聚合物,共轭小分子)等为给体,富勒烯衍生物(如PCBM)为受体,采用夹层结构A1/给体：受体/PEDOT:PSS/ITO的光电转换器件器件,由于具有较低的成本,简单的制备方法,较轻的重量,可大面积制备以及易于制成柔性器件等优点正成为国际研究热点。有机太阳能电池的给体材料,受体材料和电池的形貌等都是影响电池的最终性能的三个重要因素。合成出具有窄带隙和较低的HOMO能级的有机共轭给体材料以及利用新的共轭聚合物添加剂改善电池活性层形貌等方法正成为提高电池效率的有效手段。本论文以设计与合成新型的有机共轭给体材料和双缆型聚合物添加剂并将其应用于有机太阳能电池为研究思路,开展了以下几方面的工作：1.合成了以咔唑为给体(D)、苯并噻二唑(A)为受体的A-D-A结构的两种新型的有机共轭小分子(Hexyl-Octyl-CZ-BDT, Octyl-CZ-BDT)。所合成的A-D-A结构的有机共轭小分子(Hexyl-Octyl-CZ-BDT, Octyl-CZ-BDT)的末端连接有不同的直链和支链的烷基侧链,目的是研究烷基侧链对共轭小分子的电子性质和太阳能电池性能的影响。通过对所合成的共轭小分子进行表征发现其具有较好的热稳定性,光吸收范围和溶解性。将Octyl-CZ-BDT作为给体与PC61BM共混(1/3,w/w)后制备出的体相异质结太阳能电池在未经过任何后处理的情况下获得了2.43%的最高光电转化效率2.通过在咔唑和喹喔啉的共聚物上引入强吸电子的氟原子来调节共聚物的分子能级,合成得到两种新型的基于咔唑和喹喔啉的共聚物P1,P1-FF。通过核磁氢谱,紫外-可见光谱,电化学,密度泛函理论计算,场效应迁移率,电池性能测试等研究了聚合物材料的分子结构、电子性质和光电性能。结果表明,氟原子取代喹喔啉上的氢原子有效地增强了分子间的相互堆积,降低了聚合物的HOMO和LUMO能级,提高了载流子的迁移率。基于聚合物P1-FF:PCBM(1/3w/w)制备的聚合物太阳能电池获得了0.66%的光电转化效率。3.通过简单的两步后聚合功能化以及一步酯化反应,合成了一种新型的D-A双缆型聚己基噻吩(P3HT)衍生物(PCBM-Ph-P3HT),在合成的双缆型共轭聚合物中,PCBM经由苯基被连接到P3HT的噻吩上。该方法避免了复杂的单体聚合反应而且最后一步酯化反应具有转化率高的优点。对PCBM-Ph-P3HT的电子性质进行荧光光谱表征的结果表明PCBM的取代对于P3HT的荧光强度的淬灭可达～63%。将PCBM-Ph-P3HT以优化的1wt%的重量比掺杂到]P3HT:PCBM活性层中获得最高的电池光电转化效率3.40%,相比参比电池的效率提高了12%。电池效率的提高归因于短路电流的提高,这是由于PCBM-Ph-P3HT的掺杂有利于使活性层形成双连续的互穿网络结构,增强了载流子的迁移率4.从羟基化的富勒烯C60衍生物(富勒醇1)出发,通过不同的合成路线得到两种具有高水溶性烷基磺酸化C60衍生物C6o(O)14(OH)4(OCH2CH2CH2SO3Na)5(2)和C60(O)15(OSO3Na)5(OCH2CH2CH2SO3Na)6(4),实现了在水相中不加任何催化剂合成磺酸化富勒烯衍生物。其中衍生物4在水中具有最高的溶解度(118mg/mL)和最好的分散性(在0.1wt%的水溶液中的聚集体尺寸为49.2nm)。结果表明在富勒烯表面接枝磺酸基团有利于增强富勒烯衍生物的水溶性并改善其在水溶液中的分散性。