亚酞菁(SubPc),酞菁(Pc)作为一类优良的有机半导体材料,具有摩尔消光系数高、化学稳定性好等优点。但是由于溶解性差,合成修饰困难,能级过高等缺点导致在太阳能电池领域应用较少。本研究设计合成了一系列新型亚酞菁和酞菁类电子受体材料,并将其应用到体相异质结有机太阳能电池。具体研究包括以下两部分:1.基于亚酞菁类有机半导体的设计、合成及光伏应用。本研究从商品化的邻二甲苯出发,通过多步反应合成了九个具有不同烷基链取代以及轴向硼原子取代的亚酞菁三酰亚胺化合物。这些化合物具有较低的最低未占有轨道(LUMO)能级(-3.91～-3.98 eV),450-650 nm处具有较强的吸收,溶解性可调等优点,有望成为一类优秀的有机电子受体。化合物8c与PM6制备有机太阳能电池,其光电转化效率为4.92%。2.基于酞菁类有机半导体的设计、合成及应用。本研究从商品化的邻二甲苯出发,通过多步反应(三种方法)合成了一系列具有疏水基团的酞菁四酰亚胺化合物。我们研究了它们的吸收、荧光、电化学、稳定性、电荷迁移率以及几何形状。这些平面化合物是一类优秀的可溶液处理的受体材料,具有在500-850 nm处具有较强的吸收,低的最低未占有轨道(LUMO)能级(-3.92～-3.98 eV),较好的热稳定性(>400℃的热分解温度)以及较高的电子迁移率(4.88 × 10-4 cm2 V-1 s-1)等特点。化合物CuPcTI-C11与PFBZ匹配制备有机太阳能电池,其光电转化效率为1.17%,是目前酞菁类有机太阳能电池所能达到的最高效率。