染料敏化太阳能电池(DSSCs)以其原料廉价、制备简单及无污染等特点受到广泛的关注,其光电转化效率最高已经达到13%,但是实际应用依然存在很大的局限,较硅基太阳能电池,最主要的原因是电池的光电转化效率低,影响其效率的因素很多,如:敏化剂的种类、电解质和电极的选用等等。单从敏化剂的种类上进行着手研究,由于敏化剂结构多种多样,如果每个敏化剂都在实验室试用,不仅耗时,而且浪费物力、财力,结果也未必令人满意。目前,量子计算已经被实验验证,可以有效、准确的评价染料敏化太阳能电池器件的性能。利用密度泛函理论(DFT)方法和含时密度泛函理论(TD-DFT)方法,对DSSCs中敏化剂的光电性能进行理论评估,为高效DSSCs筛选敏化剂候选物。本论文在有机敏化剂实验的基础上,通过修改π链,得到不同的敏化剂,运用量子化学计算的方法,对其相关重要参数进行表征,进而为寻找高效敏化剂提供方向,节省了资源。本论文共有四部分,分别为:第一部分绪论。这部分主要介绍了染料敏化电池的发展历程、结构、工作原理及量子化学背景,此外,也介绍了评价染料敏化太阳能电池性能的相关理论。第二部分咔唑类敏化剂π链的改变对敏化剂性能的影响。基于敏化剂二苯基-(7-吡啶基-4-基-9-氢-咔唑-2-基)-胺(N13),设计了一系列具有不同π链的D-π-A咔唑类敏化剂。利用DFT和TD-M06方法,在6-31G(d,p)水平上对染料分子的波长、几何结构、轨道组成等相关参数进行计算,结果表明π链的延长,导致最大吸收波长发生红移,但也可能阻碍电荷转移。第三部分不同π链的芳胺类敏化剂性质的理论研究。基于3-(4-(5-(4-(二-(4-甲氧基-苯基)-氨基)-苯乙炔)-噻吩-2-基)-2-氟代苯)-2-氰基-丙烯酸(AS5)敏化剂的D-π-A结构,通过修改π链,设计了两组新型的芳胺类敏化剂。采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论计算了该敏化剂的基态和激发态,计算的结果表明,噻吩基团靠近锚定基团时,对应敏化剂的吸收谱带宽、共轭程度高;与其他杂环相比,苯环却使相应的敏化剂的最大吸收波长明显蓝移。第四部分双杂环的种类对敏化剂性能影响的理论研究。在第三部分研究的敏化剂基础上,对(E)-3-(4-(5’-(4-(二(4-甲氧苯基)甲基)苯基)乙炔基)-4-氟-[2,2’-二噻吩]-5-基)-2-氟苯基)-2-氰基丙烯酸(B4)敏化剂上的杂原子进行修改,深入探索双环上的杂原子对敏化剂光电性能的影响,从理论上得出杂原子为硒时,对应敏化剂的光电性能是最好的。