目前,在有机光伏研究领域,给受一体分子由于具有较小的带隙和较宽的吸收光谱范围,被广泛应用于有机太阳能电池活性层中。给受一体分子由于具有分子内电荷转移态,不仅可以作为活性层而应用于单质结结构的有机太阳能电池,也可以作为给体或受体分子应用于体异质结结构的有机太阳能电池中。在体异质结结构的有机太阳能电池中,由于给受一体分子的分子内电荷传输路径较多,此类分子作为给体时有利于提高有机太阳能电池的开路电压;此外,由于给受一体分子中存在电子推拉效应,越来越多的给受一体分子也作为受体应用于有机太阳能电池中。尽管给受一体有机光伏材料很重要,但目前,对于有机给受一体光电材料的研究还有很多不足,例如由多个给体受体融合而成的有机光电分子其内部电荷跃迁通道的预测,给体或受体的推电子或拉电子强度变化对给受一体融合分子光电特性的影响,都还有待深入洞察和了解,尤其是这方面的理论研究,还极其匮乏。从上个世纪开始,密度泛函理论（DFT）和含时密度泛函理论（TDDFT）就被广泛用于研究有机太阳能电池的光伏性能,并取得了让人满意的结果。因此,本文利用密度泛函理论和含时密度泛函理论对给受一体分子,包括由多个给受体融合的有机光电分子和创造了单节有机太阳能电池最高记录的非富勒烯Y6给受一体分子进行了研究,主要包括以下两个方面的内容:（1）给受一体分子的出现使得单质结结构的有机太阳能电池的功率转换效率有了进一步提高的可能。Subphthalocyanine–AzaBODIPY-C60（简称SubPC-ADP-C60）,BODIPY–azaBODIPY-fullerene（简称BDP-ADP-C60）和Phenothiazine–azaBODIPY-fullerene（简称（PTZ）₂-ADP-C60）为Bandi等人设计的具有分子内电荷转移状态,同时能避免电子和空穴快速复合的由多个给体受体融合而成的给受一体分子。通过该课题组在实验中研究的这些分子的电荷转移状态,我们发现这三个结构相似的分子的电荷转移状态有着较大的区别。在第3章的工作中,我们建立了这三个分子和在这三个分子上截取的双体和单体模型,并利用密度泛函理论和含时密度泛函理论研究了这些分子的吸收光谱,电荷转移状态等光伏性能。计算结果显示,将给体和受体片段通过共价键形式融合形成给受一体分子的方法,确实能降低分子的带隙,拓宽分子的吸收光谱范围。此外,我们计算了这三个分子的电荷转移态的电子空穴分布图,并与实验测得的电荷转移态进行了对比,计算得到的这三个分子的电荷转移态的类型比实验中测得的类型更多。在本工作中,通过比较每个电荷转移态的驱动力即HOMO和LUMO能量偏移来解释了实验中观测不到计算中得到的电荷转移态的原因。通过这个工作,我们发现了一种简单的方法来预测分子中的分子内电荷传输路径,这种方法对于subPC-ADP-C60和BDP-ADP-C60分子是基本适用的。将来,我们将研究更多的给受一体分子的电荷转移路径,并完善这个方法,使这个方法更具有普适性。（2）Y6是一种A1-D-A2-D-A1结构的非富勒烯给受一体分子,在现今具有最高功率转换效率的有机太阳能电池中作受体,是一种具有巨大潜力的新的有机光电材料。在第4章的工作中,在中心片段A2为BT单元的Y6基础上,我们设计了中心片段A2为BT-O,BT-Se和Benzene的给受一体分子Y6的衍生物,并利用密度泛函理论和含时密度泛函理论计算了这些分子的基态性质如偶极矩,能级,激发态性质如吸收光谱,激子结合能等,研究中心片段A2吸电子能力的改变对分子的光伏性质的影响。计算结果表明,Y6分子具有优秀光伏性质的一部分原因是中心片段A2的存在,并且随着中心片段A2的原子的电负性的降低,分子的能级,偶极矩,吸收光谱范围,激子结合能等参数的趋势在朝着利于有机太阳能电池性能提高的方向改变。这项工作会为基于Y6的非富勒烯受体的改性提供一个有效的策略,即可以通过改变Y6的中心片段A2的吸电子能力,以获得具有高的功率转换效率的有机太阳能电池的优秀受体。同时,我们预测Y6-Se是一种很有潜力的受体材料,因为在偶极矩和激子结合能与原始的非富勒烯小分子受体Y6接近的情况下,它的带隙比Y6更低,吸收光谱范围比Y6更广,在可见区域的吸收强度比Y6更强。