有机光伏材料合成方式具有多样性,所以能够很好的应用于下一代光伏技术。但是目前其效率低,成本高,稳定性不好以及无法大量投入商业使用等问题还是有机光伏材料领域的重点研究问题。溶液处理的本体异质结聚合物太阳能电池由于其低成本,大面积和轻便的制造,已显示出作为新能源的巨大应用前景。在过去的几十年中,p型共轭聚合物和n型富勒烯衍生物分别是最常用的电子给体和电子受体。虽然器件性能大多来自于新的聚合物供体的设计,但是有机光伏中的电子受体几乎全是富勒烯受体。而富勒烯衍生物由于合成困难,种类较少,加之成本高昂、吸收较窄等问题极大的限制了有机光伏电池的能量转换效率(PCE)的进一步提高,近年来,非富勒烯受体材料(NFAs)特别是有机小分子和低聚物,已经成为富勒烯衍生物的有前途的替代品。而目前大部分的小分子研究为对称构型,而且PCE普遍在15%以下。为了进一步提高有机太阳能电池的PCE,我们将研究目光转向了不对称非富勒烯受体。不对称NFAs不仅可以在结构上与对称NFA区别开来,而且可以增加分子偶极矩和介电常数、减少激子结合能并优化能级分布和形态,非常有利于激子的解离和电荷的传输。在光电领域苝二酰亚胺(PDIs)由于具有强电子亲和力、高电子迁移率、优异的化学、光热稳定性等优异性质而备受关注。在各种结构功能化,海湾异环化中是微调其电子结构和能级的一种有效的策略。湾位处杂原子修饰的PDIs,特别是硫族元素修饰的PDIs衍生物具有合成简单和性能好的特点。但是多硫的PDIs类材料合成较少,我们通过在母体PDIs的湾位处一步法插入三个S原子的方式进行修饰,合成了多种此类材料,来改进电子迁移率,基于上述考虑,我们主要工作如下:(一)设计并合成了三个以二噻吩并吡咯为核心的不对称小分子受体,分子末端连有不同杂原子取代的二氰基茚满酮,分别命名为TPIC,TPIC-2Cl和TPIC-4Cl。我们详细研究了杂原子对该类材料的光物理,电化学,活性层形貌,电荷传输和光伏性能的影响。随着氯原子的逐渐增加(0、2到4),这些不对称受体表现出逐渐的红移吸收光谱;由于电负性逐渐提高,HOMO和LUMO逐渐下移;结晶性逐渐增加。与聚合物给体PM7共混以制备有机太阳能电池(OSC),PM7:TPIC-4Cl取得了最高为15.31%的PCE,这是基于非对称SMA的最高电池PCE。(二)设计合成了单硝化的PDIs与硫粉一步法制备三硫稠合PDIs的新方法:并进行结构表征和有机场效应晶体管性能研究。