现代社会,能源紧缺和环境污染已经成为威胁着人类生存的重大问题。太阳能是真正的清洁能源,并且储量丰富。有机太阳能电池具有制造工艺简单、成本低廉,长期可持续等优点。目前,有机聚合物太阳能电池的光电转换效率已经达到10%以上,所以研究开发光电转换效率更高的聚合物太阳能电池具有非常重大的意义。本文的工作是针对苯并噻吩衍生物(TIB)及吩噻嗪衍生物(P1TZ-1)两种聚合物分子的结构和光电性能开展理论研究。首先用氧、氮、磷、硅和硒原子替代了 TIB分子两侧对称位置和P1TZ-1分子受体部分的4个硫原子形成了两组设计分子;其次在P1TZ-1分子的受体部分引入并噻吩、三噻吩和四噻吩,再用高性能聚合物分子的受体部分直接替换P1TZ-1分子的受体部分,形成了第3组设计分子。利用密度泛函DFT对TIB和P1TZ-1分子及其设计分子的结构和光电转换性能的各项参数进行理论模拟,包括基态几何结构、荧光光谱、电荷转移和重组速率等。结果显示,TIB-P和TIB-Si的能隙均小于TIB分子,吸收光谱红移并且荧光寿命变大;P1TZ-a、P1TZ-c、P1TZ-P 和 P1TZ-Si 较 P1TZ-1 分子相比,HOMO 能级较大,LUMO能级较小,吸收光谱红移,电离能较小,电子亲和势较大。说明TIB-P、TIB-Si、P1TZ-a、P1TZ-c、PITZ-P和PITZ-Si分子较原分子能更好的吸收和利用太阳光,表明适当的引入多噻吩结构和原子替代,会对TIB和P1TZ-1分子的光电性能产生积极的影响。通过比对TIB和P1TZ-1及其设计分子的性能参数,可以为实验上合成新的聚合物分子提供思路及理论依据。