钙钛矿材料由于其优异的光电转化能力,受到了科学界的高度认可。目前,单结太阳能电池经认证的功率转换效率（PCE）已达到25.5%,但这还没有达到钙钛矿太阳能电池的极限。从其发展至今,科学家们已经发现了多种多样的钙钛矿组成,而杂化钙钛矿MAPbI3就是其中的一员,被认为是最有潜力提高效率的钙钛矿材料之一。然而由于MAPbI3结构复杂,在室温下不稳定,易分解为MAI和PbI2,使得其很难实现在钙钛矿太阳能电池器件中的应用。近年来,众多科研人员对如何提高其转换效率和结构稳定性这一关键科学问题,进行了一系列的研究,但是结果并不十分令人满意。PbI2在光电子学方面有很高的应用价值,尤其是作为制备杂化钙钛矿的重要前驱体而广受关注。PbI2广泛存在于杂化钙钛矿之中,在一定的条件下杂化钙钛矿与PbI2之间能够相互转化。PbI2与MAPbI3在性质上具有一定的重叠,并且已有实验证明杂化钙钛矿的部分光电转换能力是混合在其中的PbI2所贡献的。现在已经有越来越多的研究者将单纯研究如何提高杂化钙钛矿的性能和稳定性转换到研究前驱物PbI2对杂化钙钛矿的性能和稳定性的影响上。我们知道在材料中不可避免的存在缺陷,其对材料的稳定性有着极为重要的影响。对于杂化钙钛矿的本征缺陷如今已经得到了广泛的研究,可是作为与杂化钙钛矿长期共存且能够与之相互转化的PbI2,其缺陷结构却少有人关注。除此之外,带隙对于光电材料有着至关重要影响,PbI2是一种宽带隙半导体,而MAPbI3是常规带隙半导体,在两者长期共存的情况下,PbI2定会导致杂化钙钛矿材料整体的带隙增加,这将不利于杂化钙钛矿性能的提升。所以在本文中,我们采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法从两方面对PbI2展开研究。一方面从缺陷角度入手,我们引入化学势对PbI2的本征缺陷进行中性和带电缺陷形成能的计算和电子结构计算;另一方面我们对PbI2进行结构设计,试图发现带隙更加接近MAPbI3的新PbI2结构,通过能量、声子谱和分子动力学多维度对新结构的稳定性进行验证,使用过渡态的计算方法寻找新结构的反应路径,利用多种不同的泛函计算PbI2结构的电子性质。通过我们的研究,获得了如下成果:1、根据1T和1H相PbI2的结构特点分别设计了大量的缺陷结构,并得到了多种能够稳定存在的缺陷类型。并根据预估的I/Pb化学势计算了相应的中性态和带电态的形成能。在中性态时,VI的形成能相对较低,这与实验观察一致。而在带电状态下,VPb对电导率的贡献更大,且与化学势大小无关。同时我们还找到了这些缺陷形成的化学势条件。通过这些计算结果可以指导实验调节变量,从根源上降低体系中的缺陷浓度,从而提高杂化钙钛矿的稳定性。2、发现了两种新型的PbI2结构,证明了两种新结构具有较高的存在可能性和良好的稳定性。通过过渡态计算我们发现两种新型PbI2结构均可以由PbI2的已知相转换得到,更重要的是这两种新型PbI2结构的带隙较现有的PbI2结构明显降低,更加接近MAPbI3的带隙。若将新型PbI2结构应用于杂化钙钛矿的制备,将大幅度减小因PbI2带隙过宽而对杂化钙钛矿性能造成的不良影响,从而提高杂化钙钛矿的光电转换能力。