چکیده: الکترونیک مولکولی به دلیل مکمل بودن با افزاره‌های سیلیکونی سنتی مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. رفتار کوانتومی این افزاره‌ها قابلیت‌های پایه‌ای را در ایجاد افزاره‌های نوری مولکولی، تک‌مولکولی، تشدیدهای کوانتومی پلاسمونی، سوئیچ‌های نوری تک‌مولکولی، دیود‌های تونلی و ترانزیستورهای کوانتومی فراهم ساخته است. در این پایان‌نامه یک سلول خورشیدی تک‌مولکولی با استفاده از روش‌های تابع چگالی (DFT) و تابع گرین غیرتعادلی (NEGF) مدل‌سازی شده است. در این مدل‌سازی ابتدا با استفاده از روشDFT و شبیه‌سازی در نرم‌افزار گوسین حالت‌ها و انرژی‌های مولکول دو بخشی در ولتاژ صفر به دست آمده است. سپس با استفاده از نتیجه‌های به دست آمده از این روش همیلتونی سامانه محاسبه شده و با استفاده از روش میدان خودسازگار وNEGF و شبیه‌سازی در نرم‌افزار متلب، خود انرژی‌های نوری سامانه و به دنبال آن منحنی جریان- ولتاژ افزاره در توان‌های نوری مختلف به دست آمده است. در نتیجه‌های این شبیه‌سازی‌ها مشاهده شد که این افزاره به عنوان سلول خورشیدی تک‌مولکولی دارای ولتاژ مدار باز2ولت است. بازده کوانتومی داخلی این افزاره به ازای نور ورودی تک‌مد با انرژی3 الکترون ولت حدود 0.8درصد است. نتیجه‌ها نشان داد که این افزاره قابلیت ایجاد مقاومت‌های منفی در ولتاژ‌های4-، 0.55 و 5.7 ولت را دارا است و تعداد و بازه‌ی ولتاژ ایجاد مقاومت‌های منفی، به فرکانس نور ورودی و هم‌ترازی انرژی الکترودها وابسته است. مشاهده شد که افزایش توان نور ورودی، موجب افزایش اندازه قله‌های نوری می‌شود. همچنین با افزایش تعداد مدهای نوری تعداد قله‌های جریان در منحنی جریان- ولتاژ افزایش می‌یابد.