有机太阳能电池被广泛关注,提高作为其核心构成的给体材料和受体材料的性能成为研究的主要方向。富勒烯型受体材料因其难于修饰改性、造价高昂以及可见光吸收能力弱的缺点成为制约其进一步发展的阻碍。苝酰亚胺类材料因其较大的共轭结构使其具备代替富勒烯类材料的条件,此外其价格低廉、易于修饰、可见光吸收强等优点弥补了富勒烯类材料,成为目前受体材料研究的主要方向。但苝酰亚胺存在分子间易π-π堆积而使激子复合率提高的问题,针对这一问题所提出的改进策略是:通过适当的空间扭曲,在保证电子传输性的同时,减弱分子堆积。本文依据在苝酰亚胺港湾位引入杂原子修饰这一思路,创造性的在苝酰亚胺的港湾位环合金属锡,合成了化合物PDI-Sn和2PDI-Sn。杂元环的引入,使得PDI-Sn和2PDI-Sn具备更大的共轭结构,促进了载流子的传输,降低了LUMO能级（约150 meV）,具备更强的电子吸引能力;适度红移的吸收光谱增大了其对可见光的吸收能力。金属锡作为重原子给苝酰亚胺带来了三重激发态效应,其单线态氧产率由原来的13%和7.8%分别提升至48.5%和40.4%。激发三重态的寿命值也相比原来得到提升,达到约18微妙。所有这些结果表明,化合物PDI-Sn和2PDI-Sn具有成为高效率太阳能电池受体材料的潜能。设计合成了邻位直接相连和港湾位直接相连的多倍体3PDI和4PDI。这两个化合物均表现出更大的消光系数以及增加的可见光吸收范围,3PDI和4PDI的消光系数分别为98800和82800 M^-1cm^-1,3PDI的可见光吸收范围扩大到600 nm,而4PDI因港湾位相连的方式以及更多的单体构成,而具备更大的吸收范围（至640 nm）。两者的LUMO能级分别为-3.97 eV和-4.18 eV。增强的可见光吸收能力、匹配的电位能级以及增强的吸电子能力,都意味着这两种分子具备作为电子受体材料的能力。更值得注意的是,3PDI的邻位直连方式,在实现分子空间扭曲的同时,也保证了单体PDI的平面结构,这实现了在抑制分子堆叠的同时保证载流子传输效率的构思原则,使得3PDI具备更大的应用潜力。