染料敏化太阳能电池（DSSC）由于具有制造简单,生产成本低和性能优异等优点而备受关注。无金属有机染料作为DSSC的关键成分之一,在光收集和电子注入中起着关键作用。在各种有机染料中,基于吩噻嗪的染料由于其易于调节的结构、强的给体特性和独特的非平面蝴蝶构象使其在纯有机染料中占有很大的比例。一些基于吩噻嗪的染料显示出良好的光伏性能,甚至优于商业钌络合物（N719）。随着密度泛函理论（DFT）的发展,基于DFT的量子化学计算已成为研究敏化剂性质和指导分子设计的常规方法。研究者们从理论计算的角度对有潜力的敏化剂分子的电子结构进行系统的研究,这将是筛选高性能敏化剂分子的有效方法。本文中,基于量子化学理论和方法,我们探讨了不同结构组分对吩噻嗪类染料性能的影响,旨在建立微观层面上的结构与性能的关系。我们的工作主要包括以下三个部分:首先,我们主要描述了纯有机染料敏化剂的发展过程和研究现状,DSSC的基本结构,原理和表征参数,与计算化学有关的一些理论和研究方法。其次,通过理论计算全面研究了具有不同给体或N-10位上含不同取代基的吩噻嗪类染料。在B3LYP/6-311G（d）水平下优化了所有染料的分子几何结构。利用DFT和TD-DFT方法对偶极矩、能级、吸收光谱、染料分子的静电势、染料再生和电荷重组等关键参数进行了综合研究。从不同方面研究和讨论了染料分子结构与性能之间的关系。第三,通过理论计算,对六种新的具有咔唑亚苯基给体的吩噻嗪类染料通过邻位、间位或对位接枝到吩噻嗪π桥上,以及在N-10位变换烷基苯基和己氧基苯基取代进行了综合研究。利用DFT和TD-DFT方法对偶极矩、能级、紫外-可见吸收光谱、静电势、染料再生和电荷复合等关键参数进行了综合研究。为了深入研究染料与半导体表面的相互作用,使用DFT模拟了染料在Ti O₂上的吸附结构,并进一步分析染料/Ti O₂的吸附方式、电子云的分布、键长、能级和态密度等参数。