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目前,太阳能电池是被研究得最为广泛且商业化程度最高的新能源技术。其中,硅太阳能电池是转化效率最高、商业化范围最广的太阳能电池。但是,硅太阳能电池具有制造成本高、质量重、使用不方便等缺点,限制了它的发展。有机太阳能电池在某种程度上克服了硅太阳能电池的缺点,成为了研究的热点。密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）早在上个世纪就已经被用于研究太阳能电池的性能且取得了令人满意的结果。本文利用密度泛函理论和含时密度泛函理论对亚酞菁进行了改性研究,主要包括以下三个方面的内容:（1）由于亚酞菁具有独特的光学和电子特性,已被实验工作者和计算化学家们广泛研究。实验上,已有通过轴向、边缘、中心取代或环扩张等方法来改变亚酞菁的光学和物理性质。在第3章的工作中,我们设计了一系列新的金属取代（硼原子的中心取代）亚酞菁（MSubPC,M=Fe,Co,Ni,Cu和Zn）,并利用密度泛函理论研究它们的光伏性能。该系列在气相和极化连续介质模型（PCM）中的优化结果表明它们是化学稳定的。我们还预测了它们的电子结构和物理性质。为了探索该系列是否可用于有机太阳能电池,我们以这些金属化合物为给体,富勒烯（C60）为受体建模,并模拟其光伏性质。结果表明,由于FeSubPC/C60和CoSubPC/C60在可见光区域具有强光子吸收和相对高的开路电压而具有很大的潜力用于有机太阳能电池。此外,MSubPC/C60系列的bed构型,即由金属-碳键合而成为一系列新的给-受一体的稠合分子材料,具有良好的光学和电子特性。（2）亚萘酞菁（SubAPPC）是具有六元核心扩展的亚酞菁的衍生物,其在可见区域具有宽的吸收范围并且具有成为新的光电材料的巨大潜力。然而,中心扩环如何影响硼亚酞菁氯的电子和光学性质仍然是一个悬而未决的问题。在第4章的工作中,我们利用密度泛函理论分别研究了具有一个,两个和三个六元环的不同亚萘酞菁分子（SubAPPCs）。我们计算了三个分子的弛豫能,电子结构,紫外-可见光谱和激子结合能,并使用经验方程粗略预测了SubAPPCs/C60太阳能电池的开路电压。结果表明,随着扩展环数的增加,平面性,吸收峰的波长和HOMO能量逐渐增大,而开路电压和弛豫能的趋势则相反。我们还发现具有三个六元环的亚萘酞菁分子具有很大的潜力成为新的有机太阳能电池材料,因为它具有最小的激子结合能和弛豫能,并且在可见区域具有强的吸收强度。（3）亚酞菁因具有独特的光学特性和电子特性而被广泛研究,且边缘取代对亚酞菁的光伏性质具有显著的影响。SubAPPC是具有一个六元环核心扩展的亚酞菁衍生物,边缘取代对它的光伏性质和几何结构的影响尚未被报道。在第5章工作中,我们利用密度泛函理论和含时密度泛函理论探索了给电子基团（-C（CH3）3、-CH3）、吸电子基团（-Cl、-NO2）和两者的组合（-CH3、-Cl）取代SubAPPC的边缘氢原子对它性质的影响。我们计算了这个系列分子的前线轨道能量、静电势、紫外-可见吸收光谱,并使用经验方程粗略预测了SubAPPCs/C60太阳能电池的开路电压。计算结果表明,给电子基团对其电子的分布、HOMO、LUMO、静电势及开路电压影响不大,但是吸电子基团对体系的HOMO、LUMO、静电势及开路电压影响比较大,并且吸电能力越强,影响越明显。同时,我们还发现,这个系列的紫外-可见吸收光谱相对于未改性的分子,普遍发生红移。其中-NO2取代的化合物由于具有较高的开路电压和较宽的吸收光谱,我们认为它是一种很有潜力的有机小分子太阳能电池材料。