有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池实验室光电转化效率已达22%,因其结构简单、光电转换效率高、制备成本低等优点受到学术界和工业界的广泛关注,展现出光明的发展前景。CH₃NH₃PbI₃（MAPbI₃）作为光吸收层是钙钛矿电池的核心,因其载流子寿命长、迁移率高、吸光系数高等特点,受到诸多研究者的青睐。对钙钛矿太阳能电池而言,界面层结晶性及形貌的控制因与电池的长期稳定性密切相关而成为目前研究者关注的一个热点。本文主要基于第一性原理,对钙钛矿太阳能电池吸光层材料及其界面进行理论计算,在原子微观结构层次上研究材料及界面的光电性质。从理论上研究了吸收层材料掺杂后光学带隙、电学性质、光学性质的变化,吸光层材料两侧界面处结合稳定性、光电学性质的变化。基于器件模拟缺陷态密度对钙钛矿电池器件光电学性质的影响。主要研究内容和结果如下:（1）采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了不同浓度下Ag掺杂MAPb_1-xAg_xI₃的电学性质和光学性质的变化。以实验测得的MAPbI₃的晶格常数为出发点构建了MAPbI₃及MAPb_1-xAg_x I₃的晶胞模型,并对晶胞结构进行优化。考察了MAPbI₃和MAAgI₃能带结构和态密度,发现随着掺杂浓度的增加,形成能增大。当掺杂浓度达到5%时,价带向高能区偏移,Fermi能级进入价带,MAPb_0.95Ag_0.05I₃具有p型导电行为,MAPbI₃的光学带隙是1.56 eV,静态介电常数是7.19。当掺杂浓度大于5%时,MAPb_1-xAg_x I₃的光学带隙约为3.1 eV。（2）基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了吸光层材料（MAPbI₃）|金属电极（Au）的界面结构和电学性质,确定了MAPbI₃（100）面与Au（100）面可以形成良好的晶格匹配并计算了它们的失配度。在此基础上对MAPbI₃（100）|Au（100）界面电学性质研究。研究发现MAPbI₃（100）|Au（100）界面的晶格失配度是3.48%,该界面属于共格界面,界面结合能是-0.248 J/m²。通过对界面处电子态密度的分析,发现其界面上几乎没有界面态出现。界面处存在电子轨道杂化现象,这对界面的结合是有利的。通过对界面处差分电荷和Bader电荷的分析,发现在界面处有明显的电荷转移。（3）采用和（2）相似的研究方法,详细地考察了吸光层材料（MAPbI₃）|电子传输层材料（WZ-ZnO）所形成界面晶格匹配度,并考察了它们结合的稳定性,对该界面的局域晶格结构、界面结合能、Bader电荷、界面结合处原子的差分电荷密度、界面的局域态密度以及界面上原子的分波态密度进行计算。重点研究了该界面的结合稳定性、界面处成键强弱、界面态、界面上原子轨道的杂化以及界面上原子电荷的转移情况等。研究发现MAPbI₃（112）|WZ-ZnO（100）界面的晶格失配度是8.9%,界面结合能是-0.328 J/m²。该界面出现了界面态,界面态主要来自O-2p、I-5p和Pb-6s轨道的贡献,界面态的出现对太阳能电池的光电性能是不利的。（4）同样,考察了吸光层材料（MAPbI₃）|空穴传输层材料（NiO）所形成界面晶格匹配情况。确立MAPbI₃（100）|NiO（110）为晶格匹配面,并考察了它们结合的稳定性,在此基础上对MAPbI₃（100）|NiO（110）界面电学性质研究。研究发现,MAPbI₃（100）|NiO（110）界面的晶格失配度是7.3%,该界面的结合能是-0.118 J/m²,与上两个界面相比,该界面的结合是比较弱的。MAPbI₃（100）|NiO（110）界面处出现了界面态,界面态主要来自I-5p、O-2p和Ni-3d轨道的贡献。通过对界面处差分电荷和Bader电荷的分析,发现该界面处也有明显的电荷转移现象。（5）构建一个典型、理想的钙钛矿太阳能电池,研究缺陷态对其光电性能的影响,考察吸光层MAPbI₃、吸光层和电子传输层的界面处、吸光层和空穴传输层界面处缺陷态密度及其缺陷能级位置对电池光电性能的影响。对开路电压、短路电流、填充因子和光电转化效率进行定量分析。发现缺陷态对钙钛矿电池的性能总是有害的,然而,当缺陷态密度小于10¹66 cm^-3,其不利影响较小。吸收层MAPbI₃中的缺陷的危害效果远大于与它相邻的界面层中的缺陷危害效果。随着温度的下降,钙钛矿太阳能电池光电性能有更好的表现。吸收层MAPbI₃的厚度为0.3μm时,钙钛矿电池的光电性能就已较好,空穴传输层的厚度达到0.05μm时已经足够。上述研究结果,实验方法不能或难以获取。理论结果是对实验研究的有益补充,有助于更进一步理解钙钛矿太阳能电池吸光层材料及其相关界面的结构和性质。