有机太阳能电池作为一类新能源器件,近年来成为学术界的研究热点。与无机硅电池相比,有机太阳能电池可以通过低成本的溶液法加工,而且机械柔韧性较好。有机太阳能电池的电子受体材料有富勒烯衍生物、共轭小分子和聚合物等。其中,小分子受体材料因其结构可裁剪性强、易提纯、没有分子量分布等特点,得到了广泛的研究。基于小分子受体的有机太阳能电池器件效率不断被刷新。本论文旨在开发新型且高效的有机小分子受体材料。我们从分子工程学的角度出发,通过对共轭分子的骨架、侧链和端基进行裁剪,合成了一系列有机稠环小分子受体,并将它们与合适的给体材料共混,制备有机太阳能电池器件,实现了从分子结构到器件性能的调控。首先我们以经典的共轭稠环结构——引达省并二噻吩(IDT)单元为原型,在分子共轭骨架中嵌入B←N配位键,并选用苯基和噻吩基两种芳香基团来稳定硼原子的缺电子中心,得到了两个化学稳定的稠环有机小分子BNIDT-Ph和BNIDT-Th,并将它们应用于有机太阳能电池器件当中。随后,我们选择苯并噻二唑单元作为核,通过与不同个数的噻吩形成并环,合成了三个骨架共轭程度不同的分子:SS11-4F、AS12-4F和BTP-C16-4F。以此来探究分子骨架的共轭平面大小对于有机太阳能电池器件的影响。研究表明,从SS11-4F到AS12-4F和BTP-C16-4F,随着骨架增加共轭程度的提高,可以有效的拓宽分子的吸收,实现光-电转换效率从10.50%提高到14.05%和15.66%。最后,我们通过端基优化,在端基处引入单个氯原子合成了分子BTP-2Cl。我们将其与端基没有氯原子取代的小分子Y5和端基有两个氯原子取代的Y6-4Cl分子进行了比较,以此来探究端基含氯原子的数量对有机光伏器件性能的影响。研究表明,与Y5和Y6-4Cl相比,BTP-2Cl与给体材料PM6共混表现出更好的形貌,从而表现出最高的器件效率(15.34%)。本论文的研究结果为新材料的设计合成提供了新思路和新方法。