近年来,为应对能源危机和全球变暖,世界各国越来越重视对可再生能源的开发利用。太阳能作为分布广泛的清洁能源,是最具竞争力的可再生能源之一。有机太阳电池作为第三代新型光伏器件,具有质量轻、可溶液加工和大面积印刷等优点,吸引了众多科研工作者的目光。随着活性层材料的创新和器件结构的优化,有机太阳电池的性能不断提升,展现出广阔的应用前景。活性层材料在有机太阳电池中起着至关重要的作用。近年来,非富勒烯受体材料的发展尤为迅猛,为器件效率的提升作出巨大贡献。在第一章中,对A-D-A型非富勒烯受体进行综述。基于给电子单元、侧链、桥接单元和吸电子单元的设计优化,深入探究分子结构对材料性能的影响,归纳总结出具有普适性的材料设计方法。在此基础上,通过对分子主链和侧链进行修饰,设计合成了多种窄带隙非富勒烯受体材料,并系统研究材料的光学性能、电化学性能、分子堆积和光伏性能。在第二章中,基于侧链修饰策略,将硅氧烷端基侧链和2-乙基己基侧链引入非富勒烯受体,合成了两个超窄带隙受体Si-IEICO4F和EH-IEICO4F。这两种柔性侧链的引入相比烷基苯基侧链可以使受体分子的LUMO能级和HOMO能级同时上抬且带隙变窄。以窄带隙聚合物PTB7-Th为给体,以Si-IEICO4F和EH-IEICO4F为受体的器件效率分别为10.31%和7.88%。Si-IEICO4F的器件性能较优,得益于硅氧烷端基侧链的引入,分子间堆积更加紧密,与给体共混后形成了良好的活性层形貌。在第三章中,以双氟代二氰基茚酮（2F-IC）和二氰基噻吩（CPTCN）作为吸电子单元,合成了三个主链扭曲型中等偏窄带隙受体i-IEOF、i-IEOS和i-IEOFS。扭曲骨架的引入使分子带隙变宽。而随着2F-IC端基的引入,分子LUMO能级下移,带隙变窄。以宽带隙聚合物PBZ-C7Si为给体,基于i-IEOS和i-IEOFS的器件分别为6.85%和9.68%;基于i-IEOF的器件则表现出优异的光伏性能,最高效率达14.54%,这得益于较高的J_SC(24.46 m A cm^-2)和FF（68.32%）。在第四章中,首次将氮杂环对醌二甲烷（p-AQM）单元引入受体分子,合成了两个新型非稠环窄带隙受体材料AQMIC和AQMOIC。醌式共振结构的引入使受体具有较窄的带隙,以及很好的平面性和结晶性。以窄带隙聚合物PTB7-Th为给体,基于AQMIC和AQMOIC的器件效率分别为1.45%和0.38%,这归因于极低的J_SC。过大的相分离尺度导致了较低的激子解离效率和严重的电荷复合。