有机太阳能电池(OSCs)因其柔性、质量轻、半透明、低成本的独特优势而在近些年备受研究人员关注,作为光电转换的主要发生场所,活性层材料的不断更新一直是OSCs能量转换效率(PCE)提升的主要推动力。在近几年,基于非富勒烯小分子受体(NF-SMA)的设计与开发成为提高OSCs光伏性能的主要途径之一。本论文从NF-SMA材料的分子结构设计优化入手,采用不同的分子结构修饰策略,对其吸收光谱、分子能级以及聚集特性等进行调控,设计并合成了两种NF-SMA材料体系,系统研究了 NF-SMA材料的分子结构与光伏性能之间的影响关系。主要研究内容以及结果如下:一、以烷氧基取代的萘并[1,2-b:5,6-b’]二噻吩单元作为中心核,5,6-二氟-3-(二氰基亚甲基)茚-1-酮(IC-2F)为端基,设计合成了小分子受体材料NTO-4F,研究了共轭中心核及侧链氧原子对小分子受体性能的影响。该材料在550～800 nm范围内表现出强的吸收,并且具有较高的LUMO能级(-3.88 eV)。基于PM6:NTO-4F的光伏器件获得了11.5%的PCE,其中开路电压(Voc)高达0.99 V。另外,该共混体系表现出优异的热稳定性。二、通过引入简单的烷硫基噻吩π桥,利用其非共价键相互作用构筑不对称非共价稠环核,制备不对称非共价稠环小分子受体材料IDTST-4F,系统研究了不对称π桥的存在对小分子受体吸收光谱、分子能级、电荷传输及器件光伏性能的影响。与不含π桥的稠环对称小分子受体IDT-4F相比,IDTST-4F具有更宽的吸收光谱、更高的LUMO能级以及相仿的较高电子迁移率。基于PM6:IDTST-4F的光伏器件获得了13.8%的 PCE,其中 Voc=0.87 V,Jsc=21.9 mA/cm2,FF=0.72。而基于 PM6:IDT-4F的光伏器件仅获得7.8%的PCE,其中Voc=0.83 V,Jsc=15.3 mA/cm2,FF=0.62。