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有机太阳能电池具有质量轻、柔性、加工性能良好、易于大面积制作等特点,有着广阔的技术应用前景,是当前国际太阳能电池研究领域的竞争热点之一。在过去的十多年中,基于共轭半导体给体/PCBM给受共混的有机体异质结太阳能电池得到广泛而深入的研究,目前基于高分子和有机分子给体/PCBM受体的体异质结有机太阳能电池的能量转换效率分别达到5-9%和3-7%,效率不高的原因主要有以下两个方面：(1)给受体带隙与太阳光谱的不理想匹配导致低的太阳光吸收效率；给体与受体PCBM能级的不理想匹配导致低的输出电压。(2)激子扩散距离有限和电荷输运过程中各种电荷重组导致低的载流子迁移率和输出电流。为了获得在可见光区具有宽而强吸收、能级与带隙可调控并与PCBM受体匹配、具有良好溶液加工性能和载流子输运性质的给体材料,本研究基于苯并三噻吩平面分子结构,设计了两类可应用于有机太阳能电池的新型给体材料,并围绕它们的合成、结构和性质表征等方面开展了如下研究工作：设计并合成了一种新的具有潜在醌式结构的单体材料化合物7,通过核磁共振氢谱和碳谱以及质谱对其进行了化学结构鉴定。化合物7可用于和其它共轭芳环结构共聚获得具有窄带结构的交替共聚物半导体材料,有利于改善有机太阳能电池活性层光吸收性能。设计合成了两个具有二维π共轭平面结构的小分子给体材料—BTTh-BTD-1和BTTh-BTD-2,并对其化学结构、热性能、稳态光谱、电化学性质等方面进行了表征。BTTh-BTD-1和BTTh-BTD-2具有良好的热稳定性和溶解性能,在可见光区有较宽吸收,两者薄膜的紫外可见吸收光谱相对于溶液有较大的红移,说明这两种分子材料在薄膜状态下分子间具有强的π-π堆叠。由于BTTh-BTD-2的支臂多一个噻吩单元,具有更大的π共轭平面,分子间π-π堆叠作用更加显著。相对于BTTh-BTD-1,BTTh-BTD-2芳环骨架上的质子核磁共振信号出现明显钝化且化学位移向高场方向移动；紫外可见吸收光谱中λmax和λonsct红移明显；荧光强度剧减；氧化起始电位降低0.15V,HOMO能级位于-5.35eV,在LUMO能级基本一致的情况下,具有更窄的光学带隙(1.88eV)。上述化学结构和电子结构特征表表明,这种星形小分子给体的能级和带隙可以通过平面支臂骨架上苯并[2,1,3]噻二唑基团和噻吩基团的比例来调控。这一类具有二维平面结构的半导体材料在光电物理性质方面将不同于传统的线性半导体材料。