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本文借助基于密度泛函理论的自洽赝势方法的第一性原理计算机模拟技术对FeS2材料的电子结构与光电性能进行了人工调制研究，达到了提高太阳电池的理论转换效率的目的；从电子层次系统研究了光开路电压低的本质原因，提出了综合能级模型，为提高光开路电压奠定了理论基础；在此研究基础上，提出了提高开路电压的技术路线。 FeS2在外压调制（等静压力）下的电子结构特征是：随着晶格压缩度增加，FeS2的能隙Eg变宽，其根本原因是在外压微扰下，Fe-S键缩短从而导致Fe、S原子间轨道杂化增强，结果使成键态能量降低，反键态能量升高，导致M带与导带C分别向低能端和高能端移动，从而使能隙展宽，该能隙与高压下晶体结合更加紧密是联系在一起的。因此可以说，外压作用使Fe-S键长缩短从而导致Fe-S键共价性增强是FeS2在外压下能隙加宽现象的根本原因。 外压微扰下的光学性质特征是：外压微扰诱导材料能带结构变化（禁带宽度增大），不仅导致光吸收限增大，而且导致FeS2最佳光谱响应的能量范围向高能端移动，与太阳光谱最佳辐射强度能量范围（1.5～3.1eV）相匹配，在该能量范围内光吸收系数较高(αλ＞1.0×105cm-1)。因此，外压调制下的FeS2光电材料不仅可以制备薄膜材料（＜0.1μm），而且可以提高FeS2太阳电池理论转换效率，这为发展高效率、低成本薄膜太阳电池提供了理论依据和实验途径。 固溶体RuxFe1-xS2电子结构与光学常数理论计算结果表明：随组分比增加，固溶体RuxFe1-xS2吸收曲线低能端光吸收限和最佳光谱响应区域的能量范围向高能端移动，在最佳光谱响应能量范围内光吸收系数较高(αλ＞1.0×105cm-1)。因此，我们不仅可以通过控制组分比调制固溶体材料的光学吸收限，而且可以通过控制组分比调节固溶体的最佳光谱响应能量范围，使之与太阳光谱最佳辐射强度能量范围（1.5～3.1eV）相匹配，从而提高FeS2太阳电池的理论光电转换效率。 通过FeS2体内S空位的电子结构理论计算和配位场理论分析，探讨了S空位导致在禁带中产生新缺陷态的物理机制，修正了完整晶体能带模型，建立了FeS2体内S空位缺陷电子态能级模型。 FeS2（100）完整晶面表面电子结构计算表明：禁带中央产生新的表面态，表现为受主态，表面禁带宽度（Eg=0.446eV）较体相小，表现为半导体性质。配位场理论定性分析表明：FeS2（100）完整晶面表面态产生机制是Fe原子的配位数减少、局部对程性下降所致。 FeS2（100）台阶面电子结构计算表明：禁带中央表面态数目增多，表面禁中南人学博上学位论文摘要带宽度（Eg一0.15eV）较体相的更小。FeS:（100）平台面S空位电子结构计算表明:相对于FeS:（100）平台而言，产生两种新的表面态，受主态位于平台表面态之上，而施主表面态处于禁带中央，S空位导致（100）面禁带宽度（Eg=oeV），表现为金属性质。 半导体/金属（电解质）弱相互作用界面的能带模型特征是:表面高密度表面态使费米能级发生“钉扎”，体内缺陷电子态致使空间电荷区由三角势垒区和抛物线势垒区组成;太阳电池开路电压的理论分析结果表明:耗尽层复合电流、隧道电流和表面复合电流组成的暗电流是导致太阳电池开路电压低的主要原因;在光照射下，费米能级“钉扎”导致能带边缘漂移降低表面能带弯曲，致使理论开路电压降低。 FeSZ/Au与FeSZ/R界面电子态理论计算和太阳电池开路电压的理论分析表明:Au原子吸附致使FeSZ（1 00）表面产生S空位，从而在带隙处产生大量未占表面态，使隧道暗电流和表面复合暗电流增加，从而导致开路电压Uoc下降;Pt原子与FeS:表面产生强烈化学作用，导致FeSZ/Pt界面能带弯曲值v。下降，刀而正偏热电子发射暗电流增大，因此最终的开路电压Uoc极低。 FeSZ/电解质界面化学行为理论模拟与太阳电池开路电压的理论分析表明:碘离子I一与FeS:（】00）表面产生强烈化学吸附作用，HZO分子与FeS:（1 00）为物理吸附，因此I一/Iz电解质可以强烈抑制FeS:电极光腐蚀;同时，与弱相互作用体系相比，强相互作用体系的界面电子传递隧道距离缩短而使光电流增加，提高了量子效率:丁:分子吸附一方面阻碍了溶液中的f在FeS:电极表面的吸附，导致光生空穴在表面发生积累，最终的结果是FeSZ电极平带电势甲fb正向漂移，致使理论最大光电压降低，另一方面，由于工:吸附导致带隙处未占表面态增多，表面复合电流与隧道电流明显增大，从而使光开路电压以、降低。 十八胺自组织单分子层SAM作为钝化膜，不仅有效抑制FeS:光电极电化学腐蚀，提高了电极的稳定性，而且使表面态能级移向导带，降低表面态密度，抑制了表面复合电流，同时它作为绝缘膜限制了多数载流子隧道电流暗电流产生，明显降低了暗电流，提高了太阳电池的开路电压，从而提高太阳电池光电转换效率。因此，从理论上讲FeS:基CIS太阳电池有望发展成为无毒、成本低、转换效率高的实用光电器件。