随着有机光电材料的不断发展,有机材料的种类也不断增多,高性能的光电器件需要根据器件的不同要求选择不同特性的光电材料。对于有机太阳能电池来说,开发最佳匹配的给-受体光电材料,就可以实现高的光电转换效率和较长期的器件使用寿命。而对于光电探测器来说,并不需要具有高光电效率的材料,而需要较高的响应特性比如高灵敏度、高光响应速度、宽光电线性范围和较低的噪声电流。同样,要能够广泛的应用到商业生产中,新材料合成的高产率、简便工艺也是必不可少的。本实验的研究主要致力于简化高性能光电材料的合成路线,并以合成的新材料为基础制备光电器件。在现有光电器件的基础上,提供新思路、新发展。本研究内容主要分为两个部分,一是合成有机光电材料,二是合成材料在太阳能电池器件和光电探测器中的应用研究。具体内容如下。（1）有机光电材料的合成和在太阳能电池中的应用研究（a）我们提出了一个简易的合成方法,采用市售便宜的苝四酸酐为原料,用传统的湿法溶液反应一步得到苝单酰亚胺,改进了传统的多步骤、苛刻的反应工艺,并获得了40%左右的产率。然后,我们进一步合成了二聚体或亚乙炔基或亚丁炔基桥联的苝类N型非富勒烯电子受体材料。该项工作将这类染料分子的结构多样性扩展到多功能性的n型半导体材料。比较宽带隙传统的富勒烯衍生物PC71BM（LUMO=-4.04 e V）,这些苝类衍生物具有比较高的LUMO能级（-3.83～-3.96 e V）,从而可以减少能量损失,实现高开路电压。我们以这些新材料作为非富勒烯电子受体匹配宽带隙聚合物给体,用旋涂方法制备光活性层,构建了倒置型半透明的有机太阳能电池器件,其能量转换效率提升到了1.45%,并且器件只需要30纳米厚的活性层。（b）三个苝单酰亚胺电子受体作为三元太阳能电池的第二非电子受体组分提高了器件效率。我们研究发现当通过溶液法制备活性层薄膜时,主体给体和受体的分子聚集行为受到第三组分很大影响。添加15%质量比的第三组分,全面提升了活性层性能包括:增强光吸收,改善膜的形貌,促进激子分离,传输和收集。因此,观察到器件Voc,Jsc和填充因子（FF）相比之下有明显增加,器件功率转换效率（PCE）相比于8.35%的二元器件提高到了三元器件的9.77%。（c）界面改性是优化电极性能的主要方法。本实验中我们合成了两种单苝酰亚胺（PMI）的有机磷盐。有趣的是,我们研究发现将这两种容易合成的苝单酰亚胺衍生的有机溴化磷盐作为本体异质结（BHJ）有机太阳能电池（OSC）的阴极界面层（CIL）时对提高电池光伏性能有明显的正面效果。在以PBDB-T:ITIC作为共混活性层的倒置结构器件中,光伏性能从无磷CIL的参考器件的9.49%的PCE大幅度提高到分别为具有PMI-三苯基溴化磷盐（PMI-TPP）阴极界面层的器件的PCE 10.42%和PMI-三甲氧基苯基溴化磷盐（PMI-TMOPP）作为CIL的PCE 9.87%。（2）有机光电探测器光响应特性的研究我们合成了三个具有（5,6-双（辛氧基）苯并[c][1,2,5]噻二唑-4,7-二基）双（噻吩-5,2-二基）平面核为中心的,以噻吩并[3,2-b]吲哚或咔唑为两个侧基的D-A-D型小分子P型电子传输材料。将此p-型材料与PC71BM共混作为传感层制作光电探测器。该探测器可以检测波长范围在300-700 nm之间的光子,并且在开/关调制模式下表现出灵敏的光电响应特性。这项工作中我们采用了近紫外（405 nm）和可见（532 nm）激光束光源,校正后的响应度在532 nm处达到498 m A W-1,在405nm处达到411 m A W-1。我们首次在国际上观察到并研究了激光诱导的光电流增强现象。经过深入研究,通过交流阻抗谱（IS）测量和X射线衍射（XRD）表证,我们发现对于共轭度更长的分子,光电流很容易在比较短的光诱导时间内实现电流恒定。我们详细研究了这种特殊的光响应的内在机制。也深入探究了分子量与光探测器的各种品质因数之间可能存在的关系。