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小分子有机光伏材料因具有明确的分子结构,易于制备和提纯,具有较高的重复性,易于实现工业化生产等特点而越来越受到关注。理想的有机光伏材料需要同时具备宽而强的光吸收能力,合适的HOMO-LUMO能级,高载流子迁移率和较好的成膜性等特点。吡咯并吡咯酮(DPP)是一种常见的强吸电子单元(A),它与给电子单元(D)偶联之后,易得到窄带隙的化合物,同时它的平面共轭结构赋予了它良好的载流子传输性能。基于此,本论文从分子设计的角度出发,以DPP为吸电子单元的基础上构建不同D-A结构的小分子光伏材料,并研究了它们在有机太阳电池中的应用。本论文的工作具体分以下三部分：1.设计合成了分别以无取代,氟原子取代和正丁基取代的双苯基单DPP(Mono-DPP)小分子PDPPP、FPDPPPF和RPDPPPR。这三个分子具有相似的光学带隙和能级结构,却表现出不同的光伏性能,其中以正丁基为末端基的RPDPPPR表现出最好的能量转换效率(PCE)。通过表征发现短的烷基链有利于该小分子结晶并在活性层中形成精细的相分离结构,因此提高了载流子分离效率和传输性能。2.设计合成了以芴为核的双DPP (Bis-DPP)小分子DPP-F和末端接醛基的FP-DPP-F,这两个分子都具有较好的热稳定性与较宽的光吸收。其中DPP-F具有与PCBM和P3HT相匹配的能级,展现出双极性：当DPP-F作为给体,PC71BM作为受体制备电池时,PCE达到了3.26%,而以DPP-F为受体,P3HT为给体制备成电池时,PCE达到了3.17%,并得到了1.18V的Voc。此外,我们以DPP-F为受体,通过大面积R2R的加工方法制备了柔性大面积器件,PCE达到了0.64%。3.设计合成了以苯并双噻吩(BDT)为核的Bis-DPP小分子给体材料DPP-BDT以及末端接烷基链的R-DPP-BDT。两个小分子具有较好的热稳定性,比DPP-F更窄的带隙。在制备成器件后,DPP-BDT由于具有更宽的吸收范围和更高的空穴迁移率,使其表现出比DPP-F更高的Jsc和FF,最高PCE达到了4.06%。而R-DPP-BDT由于末端基影响了分子堆积,只获得了1.18%的PCE。