近红外有机半导体材料在光电领域具有潜在的应用价值和广阔的应用前景。本论文中以高载流子迁移率和高光电转化效率为研究导向，以分子功能化设计合成、材料微观形貌调控为研究手段，得到了高性能近红外共轭分子的研究成果。研究成果涉及载流子迁移率11.16cm2V-1s-1的P型半导体材料以及光电转化效率7.44％的太阳能电池受体材料等多项结果，具体内容如下:　　1.设计合成了三种低LUMO能级的噻唑桥连吡咯并吡咯二酮(DPP)的聚合物，并应用于OFETs以及OPVs中。通过将缺电子的噻唑DPP单元、氟烷基侧链BDT单元或萘酰亚胺单元引入DPP共轭主链，有效降低聚合物LUMO能级。聚合物吸收光谱达到近红外区，并具有良好的结晶性。在FET测试中n型载流子迁移率达到0.03cm2V-1s-1。作为受体材料，在OPV测试中PCE达到0.4％。不理想的光电转化效率归因于过大的相分离尺度。该部分工作对于今后设计合成低LUMO能级光电材料，拓展双极性、n型半导体材料以及太阳能电池受体材料具有一定的指导意义。　　2.设计合成了含全氟侧链的一系列DPP聚合物，引入含氟溶剂对聚合物结晶行为进行调节，并用于全聚合物太阳能电池。本部分工作通过调控含全氟侧链苯并二噻吩(FBDT)单元和噻吩(T)单元的比例，与噻唑DPP单元反应，得到一系列无规共聚物。所得聚合物具有高分子量、窄带隙、高结晶性的特点。通过调控全氟侧链数目可以得到不同相分离尺度的活性层薄膜;通过使用不同添加剂，达到调节活性层形貌的目的。基于本部分工作，深入研究了活性层相分离对于光电转化效率的影响，提高了对全聚合物太阳能电池微观形貌与性能关系的认知。这对于今后设计全聚合物太阳能电池，调节活性层形貌具有重要意义。　　3.设计合成了一系列不同取代单元的DPP聚合物，研究高分子结晶行为对载流子迁移率性能的影响。设计了无氟原子或含氟原子共轭聚合物，并将其应用于FET中。聚合物共轭骨架相同，能级相近。通过在共轭单元上引入氟原子或甲基，对聚合物的聚集形态进行调节。其中PDPP4T-2M空穴迁移率高达11.16cm2V-1s-1。而含氟聚合物仅为1.80cm2V-1s-1。通过AFM、DSC、2D-GIWAXS等表征手段进一步表征聚合物堆积形式。对这六种聚合物进行OFETs测试，探索载流子迁移率与聚合物堆积形式的关系。含氟共轭聚合物在薄膜中显示出低结晶度和“edge-on”取向，解释了它们在FET器件中的不良空穴迁移率。结果清楚地表明，化学结构如何影响电荷输运性质。该部分工作阐述了聚合物结晶行为对载流子迁移率的影响，这对于今后设计合成半导体聚合物具有一定的指导意义。　　4.设计合成了一种基于卟啉(Por)和苝酰亚胺(PBI)的电子受体分子并应用于太阳能电池。以Por为核，以PBI为端基，通过炔键桥连得到PBI-Por。卟啉基团的引入使得分子吸收显著红移，达到近红外。将该分子用作非富勒烯受体材料，表现出与给体聚合物材料相匹配的能级以及互补的吸收光谱，同时在共混膜中表现出良好的电子迁移率。将该分子作为太阳能电池受体材料应用于光伏器件中，得到了7.44％光电转化效率。其中近红外区的外量子效率达到了35％。该部分工作成果拓展了苝酰亚胺受体分子在近红外区域的吸收光谱，并成功应用于光伏领域，为今后太阳能电池分子提高近红外吸收强度，增大近红外区光电流提供了设计思路。