钙钛矿型材料是一类新型太阳能电池中的关键材料,由于优异的光电性能使其受到广泛关注。近几年,基于钙钛矿材料的太阳能电池转换效率从最初的3%提高到21%以上。发展光电转换效率高、结构稳定的钙钛矿光吸收材料是实现钙钛矿太阳能电池应用及产业化的前提条件。目前,在钙钛矿太阳能电池中使用CH₃NH₃Pb X₃（X=Cl,Br,I）为光吸收材料的研究进展显著,但也存在一些亟待解决的问题,如稳定性不高、Pb对环境和人体的危害等限制了它的广泛应用。针对这些问题,本论文主要从理论上研究了以下几个方面的内容:建立了6种不同有机阳离子CH₃NH₃⁺取向的CH₃NH₃Pb I₃晶体结构,采用平面波超软赝势方法,分别进行几何结构优化,获得晶体结构参数、总能、Pb‐I键长、能带结构等物理量,分析了有机阳离子CH₃NH₃⁺取向和结构稳定性的关系、钙钛矿晶体的XRD谱、电子结构和光学性质等。确认了C结构模型具有最稳定结构,指出价带顶和导带底由Pb和I骨架提供,而有机阳离子中C-N键取向对电子结构有重要影响。通过对CH₃NH₃Pb I₃的理论研究发现,有机阳离子CH₃NH₃⁺对于钙钛矿材料的几何结构、稳定性和电子结构均有极其重大的影响。于是,提出了将阳离子Cs⁺,NH₄⁺,CH（NH₂）₂⁺来代替有机阳离子CH₃NH₃⁺,建立了四种钙钛矿材料晶体模型,使用密度泛函理论,对它们的XRD谱、能带结构、分态密度、载流子有效质量和光学性质进行了计算,发现Cs Pb I₃相对于其他三种钙钛矿材料具有最窄的直接带隙、最大的载流子迁移率和最强的可见-红外光吸收能力。基于以上对钙钛矿材料的理论分析,将同主族的Sn用来取代钙钛矿材料Cs Pb I₃中的Pb,且将I用其他卤素（Cl、Br）代替来寻找环境友好、性能优异的钙钛矿光吸收材料。因此,通过第一性原理计算并分析了Cs BX₃（B=Pb,Sn;X=Cl,Br,I）的晶体几何结构、XRD图谱、电子结构和光吸收性质。最后发现,指出Cs Sn I₃禁带宽度较小,具较强的可见-红外光吸收和较高的载流子迁移率,是一种环境友好型、应用前景广泛的钙钛矿材料。这一系列的理论研究将对实验具有一定的指导意义。