近几年体异质结有机太阳能电池(BHJ-OSC)的活性层材料研究发展迅速,各类给体材料和受体材料层出不穷。作为最初始发现的高效率受体材料,PC61(71)BM (全称(6,6)-苯基-C61(71)-丁酸甲酯)的地位还不可替代。所以本文从理论和实验两方面围绕PC61BM和PC71BM孤立分子以及晶体开展基本物理性质研究。我们通过PC61BM和PC71BM的三种存在状态近似地获得它们在BHJ-OSC中的电子态。先计算了 PC61BM和PC71BM孤立的基态电子结构,详细分析了支链对碳笼电子态的影响。接着计算了 PC61BM单晶的能带色散和态密度,发现对应着C60 LUMO和HOMO的能带色散很小,但更深一点的能带(HOMO以下0.5eV开始)由于支链与邻近分子的作用而明显加宽,相互作用可能包括分子间氢键。对PC61BM薄膜的光电子能谱测量表明无溶剂的高纯样品电离能为6.10eV。通过理论计算和拉曼、红外光谱实验相结合对PC61BM和PC71BM分子的振动频率进行了仔细分析。实验中测量到的红外吸收峰主要来自支链的振动,尤其是丁酸甲酯部分;而测量到的拉曼吸收峰主要来自碳笼的振动。这两种分子的拉曼光谱和支链上C=O伸缩振动的红外吸收非常适合用来研究分子间的相互作用。基于以上研究结果,我们利用PC61BM的晶体结构以及C=O伸缩振动的红外吸收峰充分论证了 PC61BM固体中氢键的存在。分子间氢键能解释了为什么PC61BM有液态,而C60没有;同时也有助于理解在BHJ-OSC中PC61(71)BM受体和聚合物给体的相分离现象。最后,我们介绍了用溶剂挥发法生长PC71BM晶体的过程和表征。PC71BM能够结合成单晶,但三种异构体的存在导致单晶质量不是太高。