随着能源需求的增加,研发可再生的新能源已经成为当今世界的主题。尽管铜锌锡硫(CZTS)化合物具备元素储量丰富、环境友好、成本低廉等优势,但实验中也存在伴有第二相产生、光电转化效率较低等问题。因此,研究铜锌锡硫化合物成分变化与相稳定性的关系、与电学性能的关系,对该化合物的结构和性能的调控起重要指导作用,进而促进其在太阳能电池中的应用。本论文基于第一性原理,通过构建并优化满足化学计量比和偏离化学计量比的铜锌锡硫的晶体结构模型,进行了相稳定性和电学性能两方面的研究。一方面,通过计算体系的形成能,研究了铜锌锡硫成分变化与相稳定性的关系,给出了铜锌锡硫能够保持纯相的理论成分变化范围。另一方面,通过结构模型的能带结构计算,阐明了铜锌锡硫纯相成分变化与载流子迁移率、载流子浓度等电学性能的关系。得到的主要结果如下:(1)以16原子铜锌锡硫原胞为基本模型,构建、优化了成分满足化学计量比的三种铜锌锡硫(锌黄锡矿、黄锡矿、铜金合金)的晶格结构,采用GGA+U的方法修正了三种铜锌锡硫的能带结构,证明了三种铜锌锡硫均具有良好的光吸收系数。(2)以64原子锌黄锡矿铜锌锡硫超胞为基本模型,构建、优化了该体系中常见相的晶体结构和成分偏离化学计量比的铜锌锡硫超胞结构。通过生成焓的比较发现:①成分满足化学计量比时,锌黄锡矿型铜锌锡硫相为热力学稳定相。②成分偏离化学计量比时,当成分发生小范围偏离后,锌黄锡矿型铜锌锡硫相仍可保持纯相的稳定。具体的情况为:当Cu/(Zn+Sn)范围在1.000～0.882时,铜锌锡硫纯相为热力学平衡条件下的稳定相;当Cu/(Zn+Sn)范围在0.882～0.778时,铜锌锡硫纯相和第二相组合均有可能成为稳定相;当Cu/(Zn+Sn)小于0.778时,第二相组合方式为稳定相,即此时必有第二相共存。且理论预测的铜锌锡硫成分范围与所有的已有实验结果吻合。其可以为CZTS化合物太阳能电池的组成成分设计提供有益的指导。此外,该种模型和计算方法可以扩展用于预测其他合金系统的相稳定性。(3)以含有64个原子且带有ZnCu置换缺陷的锌黄锡矿型铜锌锡硫超胞为基本模型,模拟计算成分偏离化学计量比的CZTS的电学性能。发现随着成分偏离化学计量比程度的增加,载流子浓度的变化趋势为先减小后增加,而载流子迁移率的变化趋势相反,先增大后减小。电导率计算结果发现,随着成分偏离化学计量比程度的增加,电导率的变化规律为先增大后减小再增大。