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有机太阳电池由于其质量轻、易于制备、低成本等优点越来越具备竞争力,因此成为新能源领域研究的热点。近年来,得益于非富勒烯小分子受体材料的迅猛发展,有机太阳能电池器件效率快速攀升,目前实验室制备的光伏器件效率已超过18%,显现出巨大的应用前景。与传统的富勒烯受体及其衍生物相比,非富勒烯小分子受体具有化学结构容易修饰、光谱吸收范围较宽、易制备、没有批次差异等优点,发展新型非富勒烯小分子受体仍是促进有机光伏领域发展的动力。为此,本论文设计合成了不同分子结构的非富勒烯小分子受体,以研究这些受体的结构与性能之间的关系。螺二芴单元具有刚性、立体的空间结构,有利于构筑无定形态有机半导体材料,本论文以螺二芴作为给电子单元核,设计合成了一系列非富勒烯小分子受体材料,并研究了分子结构对材料的电化学、光学、热学以及光伏器件性能的影响。首先,我们合成了以螺二芴为给电子单元为中间核,并依次通过苯并噻二唑和噻吩作为桥键的小分子受体材料2,2’-((（2Z,2’Z）-（（（9,9’-螺双[芴]]-2,7-二基双（苯并[c][1,2,5]噻二唑-7,4-（二基））双（4-己基噻吩-5,2-二基））双（亚甲基））双（3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚甲基））二甲基腈（SPIC）与2,2’-(（（2Z,2’Z）-（（（9,9’-螺双[芴]]-2,7-二基双（苯并[c[1,2,5]噻二唑-7,4-二基））双（4-己基噻吩-5,2二基））双（亚甲基））双（5,6-二氯-3-氧代-2,3-二氢-1H茚-2,1-二亚甲基））二甲基腈（SPCl）,两者的区别在于连接的端基3-（二氰基亚甲基）茚-1-酮有无Cl原子。这两个材料都易合成纯化,具有高热稳定性。在热失重分析测试中,SPIC与SPCl的热分解温度分别为346.2℃和331.8℃,DSC测试表明两者都是无定形态。电化学测试表明,Cl原子的引入使得端基吸电子能力增强,LUMO能级加深。以PTB7-Th为给体的光伏器件（ITO/Zn O/PTB7-Th:Acceptor/Mo O3/Al）的能量转换效率分别为1.17%和1%。之后,我们引入环戊并二噻吩作为桥键,增加分子的共轭,设计合成了2,2’-（（2Z,2’Z）-（（9,9’-螺双[芴]-2,7-二基双（4,4-双（2乙基己基）-4H-环戊[2,1-b:3,4-b’]二噻吩-6,2二基））双（亚甲基））双（3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚甲基））二甲基腈（C8DT）和2,2’-（（2Z,2’Z）-（（9,9’-螺双[芴]-2,7-二基双（4,4-双（2乙基己基）-4H-环戊[2,1-b:3,4-b’]二噻吩-6,2二基））双（亚甲基））双（5,6-二氯-3-氧代-2,3-二氢-1H-茚-2,1-二亚甲基））二甲基腈（C8DT-Cl）。这两个材料都合成简单,目标产物经过重结晶即可获得分析纯的样品。C8DT和C8DT-Cl的薄膜最大吸收峰较SPIC与SPCl也都红移了约100 nm,分别为679 nm和694 nm。因此我们选择了一个吸收互补的宽带隙聚合物PBDB-T作为给体材料,在有机光伏器件（ITO/Zn O/PBDB-T:Acceptor/Mo O3/Al）中分别获得了7.25%和8.03%的能量转换效率。