作为新兴的光伏技术,有机光伏电池(OSCs)以其制备工艺简单(如卷对卷印刷加工)、价格低廉、重量轻以及易于大面积制备的优势受到广泛关注。作为光电能量转换的基础,活性层材料的设计及合成一直以来都是有机光伏领域的研究重点。近年来,得益于新型稠环受体材料的创新,有机光伏电池能量转换效率快速提升。与传统富勒烯受体相比,新型稠环受体展现出能级可调,宽光谱吸收,低成本及稳定性好等优势,发展新型稠环受体材料仍将是未来有机光伏领域发展最强劲的动力。本论文第一章首先对近年来快速发展的新型稠环受体材料进行综述,并从稠环设计、侧链工程、端基修饰、桥键修饰这四个方面归纳总结出目前新型稠环受体领域的分子设计思路。在引达省及其衍生物体系的基础上推广至其他稠环受体体系,以研究受体分子设计原则的普适性和特异性。在此基础上,本论文主要围绕稠环及桥键单元的原子取代(Si、F、O、Se)修饰等设计思路,合成了多种新型稠环受体分子,并系统研究了结构对光电性能的影响。在第二章中,我们利用2,1,3-苯并噁二唑(BO)和2,1,3-苯并硒二唑(BS)两种含氮杂环作为桥键,得到IDTBOR和IDTBSR两种受体材料,其中较强电负性BO单元的引入造成IDTBOR较低的能级,而IDTBSR由于更大电子云离域范围桥键单元的引入具有更窄的带隙。利用聚合物PBDB-T为给体构筑器件时,IDTBOR和IDTBSR器件效率分别达到了7.74%和6.95%,其中IDTBSR由于较高的能级水平,开路电压达到了0.95 V。而IDTBOR实现了更高的短路电流(15.98 mA/cm~2)和填充因子(54.67%),这主要得益于IDTBOR更高的电子迁移率以及在共混膜中形成了更好的形貌。在第三章中,我们将氟代策略用于新型稠环受体的桥键修饰上,并通过引入不同长度的烷基侧链设计合成了H-FFBR和O-FFBR两种受体分子。其中H-FFBR较短的侧链长度形成了更加紧密的分子堆积,利用聚合物PTB7-Th为给体构筑器件,H-FFBR和O-FFBR效率分别达到了9.26%和9.43%,利用形貌测试我们发现由于烷基侧链长度的不同,导致了分子结晶性的不同,从而造成了活性层中相分离的巨大差异,对激子解离及电荷传输造成重大影响。在第四章中,我们首次利用苯并二噻咯并二噻吩(SiIDT)作为稠环骨架,通过不同的端基修饰合成了SiIDT-IC、SiIDTBR和ff-SiIDTBR三种受体分子。经过测试,含硅稠环的引入能够抬高LUMO能级,减小分子π-π堆积距离,从而有利于提高器件开路电压以及载流子迁移率。利用PBDB-T作为给体,SiIDT-IC能量转化效率达到了7.27%,经110°C退火10 min后效率提升至8.59%。利用PTB7-Th为给体,SiIDTBR和ff-SiIDTBR的能量转化效率也分别达到了8.74%和7.71%,这表明含硅稠环单元SiIDT在构筑高效有机光伏电池的巨大潜力。