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共轭高分子由于其刚性分子链结构和较强的分子间相互作用，因而具有较好的结晶性和优异的光电性能，被广泛应用于光电领域中。本文以聚(3-己基噻吩)(P3HT)及含P3HT的嵌段共聚物为研究对象，研究共轭高分子与同样具有共轭结构的碳纳米管(CNTs)之间的相互作用、共轭高分子有序自组装的性质和作为有机给体材料在水相制备太阳能电池的应用。 伸直的CNTs对含CNTs的材料和器件性能的提升都具有重要的意义。本论文首先发现，P3HT可在单壁碳纳米管(SWCNTs)表面外延结晶形成晶须，在合适的条件下能显著地拉直SWCNTs。改变P3HT溶液结晶条件，发现低浓度的SWCNTs和较高的SWCNT/P3HT质量比有利于弯曲的SWCNTs被拉直。实验发现，在溶液中P3HT分子链就可附着在SWCNTs管壁表面，从而对SWCNTs产生拉直作用，而非由外延结晶形成的P3HT纳米纤维晶体驱动SWCNTs拉直。用X-射线光电子能谱、紫外吸收光谱和光致发光光谱光谱进一步揭示了复合物的内在作用机理，发现P3HT分子链和SWCNTs之间存在强的π-π相互作用，使SWCNTs的持续长度得到显著增强。P3HT对SWCNTs的拉直效应较弱，会被SWCNTs之间的缠绕和桥连导致的局部应力抵消，这在高浓度的SWCNTs和低的SWCNT/P3HT质量比条件下能观察到，P3HT也难以拉直弯曲模量较大的MWCNTs。 控制共轭聚合物从微观尺度到宏观尺度的形貌是一个很关键的技术挑战，聚合物的聚集态形貌影响着相应器件的性能，进而影响共轭聚合物在电子设备上的应用推广。本论文考虑到P3HT分子链较强的结晶性，将P3HT溶液滴涂在基底上，受三相界面处溶剂挥发影响，结晶形成纤维。通过调控外界的结晶条件，促使P3HT分子链有序堆积形成纤维，并通过倾斜基底提供外界应力，诱导P3HT纤维有序取向，形成高度取向的纤维阵列薄膜。通过掠入射小角X-射线散射和偏振紫外可见光吸收光谱，发现P3HT分子链在纤维阵列中的排列结构主要是“侧立”结构，主链方向与纳米纤维垂直。取向的纳米纤维阵列，作为导电网络应用于有机场效应晶体管，能显著地提升载流子迁移率。聚合物分子链的有序堆积，纤维紧密排列和高度取向，都有利于提高薄膜的载流子迁移率。本工作制备取向P3HT纤维薄膜的方法简单高效，对共轭聚合物在电子器件中的应用有极其重要的意义。 含P3HT的双亲性嵌段共聚物能在选择性溶剂水中可进行自组装，形成有序的纳米胶束结构。同时由于P3HT是半导体高分子，因此含P3HT的双亲性嵌段共聚物可望应用于水相制备太阳能电池。本论文合成了聚(3-己基噻吩)-b-聚丙烯酸(P3HT-b-PAA)双亲性嵌段共聚物，并研究其在水溶液中自组装成胶柬的形貌，发现通过加入P3HT均聚物，胶束由球状或棒状转化为纤维状。将胶束与水溶性的CdTe纳米晶复合，应用到太阳能电池中，发现P3HT-b-PAA双亲性嵌段共聚物的引入能显著改善复合物的光电性能与薄膜的形貌。本论文通过嵌段共聚物胶束和水溶性纳米晶水相制备杂化太阳能电池，最高效率能达到4.8％，为洁净和低成本制备高效太阳能电池提供了一种思路。