有机太阳能电池因其具有柔性、成本低、可大面积生产等优点受到了人们的广泛关注。近些年来,新型非富勒烯小分子受体材料的出现极大地推动了有机太阳能电池的发展,其中,单层异质结器件的光电转化效率已经达到16%以上。稠环电子受体（FREAs）具有能级可调、高电子迁移率、在可见光及近红外区域强吸收等优点,具有广阔的前景。本论文围绕设计合成新型的具有A-D-A（A指电子受体基团,D指电子给体基团）结构的小分子稠环受体展开工作,通过末端基团和桥联单元的改进,设计合成了一系列小分子稠环受体,并深入的探索了受体材料结构与光伏性能的关系。具体的研究内容如下:以引达省并二噻吩为核心,二氯二氰基茚满二酮为端基,引入四个氯原子,设计并合成了一种新型具有A-D-A结构的非富勒烯小分子受体ID-4Cl。该结构具有小光学带隙(E_g^opt),在近红外区域具有较强吸。基于PM6:ID-4Cl作为活性层的单结不透明器件具有10.2%的光电转化效率,且活性层厚度仅为65 nm。薄活性层有利于半透明器件获得高透射率,使用15 nm厚的Au层作为电极来制造面积为4 mm²和1 cm²的半透明器件,光电转化效率分别为6.99%和1.1%。面积为1 cm²的半透明器件的透射率为43.7%,这是迄今为止报道的具有最高透射率的半透明器件。以引达省并二噻吩为核心,二氟二氰基茚满二酮为端基,3,6-二甲氧基噻吩并[3,2-b]噻吩为桥连单元,设计合成了稠环受体分子TT-4F。TT-4F的LUMO能级高于以3-（2-乙基己基氧基噻吩）为桥连单元的IEICO-4F。基于聚合物PTB7-Th为给体,IEICO-4F作为主受体,掺入微量TT-4F作为客体受体制备的三元器件比二元器件（IEICO-4F:TT-4F）的开路电压（Voc）、短路电流（Jsc）和填充因子（FF）均有提高,并获得了12.1%的能量转换效率（PCE）。以二噻吩并噻吩[3,2-b]-吡咯并苯并噻二唑为核心,将双氰基茚满二酮基团中的苯环变成噻吩并引入氯原子形成新的端基结构,合成了新型非富勒烯稠环受体（BTCT-2Cl）。BTCT-2Cl与明星受体分子Y6结构相近,但是具有更高的LUMO能级,这使得基于PM6:BTCT-2Cl比Y6更高且获得了超过15%的效率。添加富勒烯(PC₇₁BM)或非富勒烯（IT-4F）客体受体可有效地调节光伏性能。结果,通过掺杂PC₇₁BM可以优化PM6:BTCT-2Cl活性层的相结晶度,使得三元器件的能量转换效率（PCE）提高到16.1%。