有机太阳能电池因廉价、柔性、可以卷对卷制备、质地轻薄等独特的性质引起了科学家高度的关注。经过科学家的研究和探索,近几年太阳能电池的功率转换效率(PCE)得到了迅速地提升。目前基于单异质结的太阳能电池PCE已经可以达到16%以上,叠层有机太阳能电池PCE已突破17%。这使人们看到有机太阳能电池未来产业化的可能性。同时加速了有机光伏材料的研究与开发,近几年发展起来的受体-给体-受体(A-D-A)型稠环非富勒烯小分子受体材料,使受体材料的种类丰富多样化,为材料匹配提供了更多的选择性,加速了太阳能电池PCE的提升。本论文的研究工作即设计合成具有高性能的A-D-A型非富勒烯小分子受体材料,具体主要围绕稠环共轭骨架的修饰、侧链的修饰和末端吸电子基团的修饰,并对这一系列非富勒烯受体材料的光电性能进行了研究。首先,稠环共轭骨架的修饰。以IDT为共轭骨架单元,通过对其短轴方向进行修饰,在中心苯环上引入甲基,从而设计合成了以IDMe为核的新型非富勒烯受体材料ID-MeIC,并与以IDT为核的非富勒烯受体材料IDIC进行对比,研究其光伏性能的变化。研究发现基于PBDB-T:ID-MeIC的活性层表现出红移的吸收光谱和相对较窄光学带隙,受体材料ID-MeIC具有更好的结晶性,更强的摩尔吸光系数。基于PBDB-T:ID-MeIC较基于PBDB-T:IDIC为活性层的太阳能电池的PCE增加了 30%(6.46%),同时获得了更高的短路电流(14.13 mA cm-2)。其次,侧链的修饰。在延长了一倍的IDT为核的IDTIDT骨架上,将其侧链的对位正己基苯改为间位的正己基苯,设计合成了以m-IDTIDT为核的新型非富勒烯受体材料m-IDTIDT-FIC。与p-IDTIDT-IC非富勒烯受体材料相比m-IDTIDT-FIC拥有更小的π-π堆积距离,更好的结晶性,更高的电子传输性能。基于J71:m-IDTIDT-FIC的聚合物太阳能电池在最优条件下的PCE为11.32%。最后,末端吸电子基团的修饰,利用具有氟原子取代的IC单元作为末端,设计合成了两个新型非富勒烯受体材料BT-SFIC和BT-FIC。由于末端氟原子的吸电子作用,使材料BT-SFIC和BT-FIC具有窄的吸收带隙,其吸收起峰边缘达到了近红外区(900 nm)。与聚合物给体材料PTB7-Th能级匹配,且吸收光谱互补,最终基于PTB7-Th:BT-SIC和PTB7-Th:BT-FIC的聚合物太阳能电池分别获得了 9.52%和10.10%的PCE。