有机太阳能电池，作为一种将光转换成电的有效手段，以其价格低廉、质量轻便、可设计性强、易于大面积柔性制备的优点，迅速成为近年来的研究热点。经过不断的材料设计，器件优化以及新型器件结构开发，本体异质结有机太阳能电池的最高能量转换效率已经接近甚至超过10％。目前，小分子太阳能电池领域还存在几个问题亟待解决，例如高效率的小分子材料数目少，材料的结构与性能关系，以及通过怎样的器件优化才能发挥出材料的最大的光电转换的潜能等。　　本体异质结有机太阳能电池将光转换成电能是一个非常复杂的过程，通常包括四个物理过程:材料吸收光子产生激子——激子扩散到给受体界面——分离为载流子——载流子传输和收集。因此，器件的光电转换效率受到多方因素的影响，诸如，材料本身的光捕获能力，能级匹配，溶解度，结晶性，分子排列，电荷传输能力，以及受到器件加工条件（给受体比例，退火，添加剂，加工溶剂，电极材料，界面材料，器件结构等）影响的光活性层的形貌，分子堆积排列方式等等的影响。其中，材料自身的性质是其光电性能的先决条件。而分子结构的设计又是调控分子物理化学性质的一个最直接的手段。本文主要从新型材料的骨架，烷基链，封端基团几个方面入手，积极探索高效率的小分子的设计方法和材料的结构与性能关系。我们结合器件优化，最终获得几种提高小分子电池光电流的方法。具体的研究内容分为以下几个方面:　　1.骨架设计——嵌入噻吩单元。我们在TPA和DPP之间嵌入噻吩单元作为共轭桥联单元，合成了分子TPA-T-DPP。得益于嵌入的噻吩单元，TPA-T-DPP表现出强的吸光性能和高的空穴传输能力。TPA-T-DPP: PC71BM器件的最优的光电转换效率提高到2.95％，比TPA-DPP: PC71BM器件的最优效率(1.38％)提高了1.14倍。这些结果表明在星型TPA-DPP的骨架中嵌入噻吩单元，可以有效地提高材料的光电性能。　　2.烷基链终端设计——引入极性偶极单元。我们第一次系统地阐述了极性的终端“anchoring”基团对于光电流具有重要的调控作用。用极性的-COOCH3取代非极性的-C5H11，可以使光电流由4.62提高到9.32 mA cm-2，相反地，采用一个具有大的立体位阻的极性单元-CSiO作为“anchoring”基团，则会使光生电流显著降低，降至0.45 mA cm-2。通过对比分析，电流的变化，主要来自于不同“anchoring”基团造成的不同的相分离尺寸，分子的π-π堆积方向和π-π堆积距离。这些结果表明，除了分子的骨架设计，烷基链设计，调控极性的终端基团也可以调控光生电流。　　3.终端单元设计——合成了两个具有不同封端单元的小分子给体。与正丁基（n-Bu）封端的分子相比，二苯胺单元(DPA)封端的分子具有较大的短路电流和光电转换效率。这是因为，给电子的，非烷基的，芳香的二苯胺单元可以加强分子的光捕获能力，改善电荷分离，降低单分子/双分子复合损失。因此，产生较高浓度的可移动的光生载流子并能够得到有效收集，从而提高短路电流。共轭骨架两端的封端单元的本质对于光电流的产生有着重要的作用。　　4.新型窄带隙小分子给体的设计——基于醌式结构的MDP单元的窄带隙小分子给体材料的设计。我们通过共轭连接苯并二噻吩和MDP单元，合成一个新型的分子骨架。该分子骨架由于醌式结构的MDP的存在，可以诱导分子内电子转移，增大了基态下骨架内醌式共振式的比例，进而形成强的分子内电子转移，并得到较低的带隙。我们通过变换噻吩桥连单元的长度以及噻吩桥上烷基链的方向（“inward”和“outward”），进行光电性质的调控，系统的研究了结构与性能之间的关系。结果表明，非晶的三联噻吩桥联的分子和结晶性的五联噻吩的分子，具有“inward”烷基链，均可以形成20 nm左右的相分离，形成精细的薄膜形貌，从而给出较优的光电性能。