有机共轭材料因其独特的性质而被广泛应用于有机光电器件的制备,而材料中存在的各种电子过程,例如电荷传输、电子激发、激子扩散、激子衰减等等,直接决定器件的光电性能。因此,为了提高器件效率,我们必须深入了解有机材料中的电子过程。我们首先研究了有机太阳能电池中有机吸光层的激发态过程。对于常被用于制备太阳能电池的窄带系聚合物聚噻吩乙烯,实验发现其取代基从烷基变成酯基时,材料由不发光变为发光,而其能量转换效率也提高一个数量级。该现象说明发光性质和光伏性能之间存在内在规律。因此,通过量子化学方法和热振动关联函数计算光谱和激发态衰减迁速率的方法,我们研究了一系列聚噻吩乙烯衍生物的发光性质,预测羰基取代聚噻吩乙烯可以发强荧光,同时具有更大的吸收发射光谱交叠和更长的激子寿命,因此将会有更好的光伏性能。此外,在热振动关联函数方法基础之上,我们以蒽晶体为例,进一步计算了激子扩散过程中的重要分子参数,包括激子辐射速率、无辐射速率和能量转换速率,并用蒙特卡罗方法模拟了有机半导体中的本征激子扩散性质。其次,我们研究了有机材料的电荷传输性能。对于有机半导体材料,我们认为核的量子振动带来的核隧穿效应在载流子传输中十分重要,但是,核隧穿效应目前还未被实验证实,也没有得到广泛认知。因此,为了揭示载流子传输中核隧穿效应的存在,我们提出利用迁移率的同位素效应来研究。通过采用量子核隧穿跳跃模型和经典Marcus理论,我们发现只有在核隧穿效应存在时,同位素取代会改变体系迁移率,并且使迁移率降低。接着,针对一系列常见高迁移率有机半导体传输材料,我们采用经典Marcus理论、量子核隧穿跳跃模型、含时波包扩散模型以及形变势理论来探索其载流子输运本质。结果表明包含核隧穿效应的量子核隧穿跳跃模型与含时波包扩散方法在描述载流子传输时更为合理,说明核隧穿效应在有机半导体的载流子传输中十分重要。最后,针对给受体共聚物中关于载流子链内或链间传输的争议,我们利用量子力学的方法计算链内与链间极化子的吸收光谱,并结合实验光谱,发现共聚物DPP-DTT薄膜中同时存在链内极化子和链间极化子。