为满足全球日益增长的能源需求,并在2050年前实现全球“碳中和”的可持续发展目标,必须调整各类能源构成和比例关系,发展以风能和太阳能为代表的可再生清洁能源。其中光伏发电因安全可靠、不受地域限制、使用成本低廉、清洁无污染等优势受到广泛关注。目前光伏发电所使用的第一代至第三代光伏半导体存在各自缺点,如制备工艺复杂、成本高昂、稳定性差等,因此探索新型光伏半导体材料是持续的研究热点。但是光伏新材料的探索局限于组分调控或元素掺杂,难以拓展到其它体系。本文选择一种同时含有四面体和八面体单元的晶体结构——尖晶石,将四面体稳定性优越与八面体缺陷容忍度高的优势结合,从而得到光电性能更加优异的半导体材料。为得到禁带宽度与太阳能光谱匹配程度更高并对环境更加友好的半导体,本文对尖晶石AB2X4组分进行调控,通过元素替换得到AB2（X3Y）与A（BB’）X4两类尖晶石型ⅥA族化合物,其中A为Ag+、Cu+;B为Al3+、In3+、Cr3+;B’为Sn4+、Ti4+、Zr4+、Hf 4+;X为S2-、Se2-;Y为Cl-、Br-、I-。主要内容如下:（1）对AB2（X3Y）型尖晶石化合物的晶体结构、稳定性、电子结构等进行理论研究和分析。在AB2（X3Y）型化合物中,ⅥA族元素与卤素无序混合,共同占据X位。AB2（X3Y）型化合物稳定性良好、光吸收系数高(＞10~5 cm-1),并且为直接带隙半导体,AB2（X3Y）型硫化物的禁带宽度接近1.8 e V,AB2（X3Y）型硒化物的禁带宽度接近1.1e V,可以用作太阳能电池的光吸收材料。（2）A（BB’）X4型尖晶石化合物中,+3价金属阳离子和+4价金属阳离子无序混合,共同占据B位。A（BB’）X4型化合物中Ag（In Sn）S4、Cu（In Sn）S4、Cu（Al Sn）S4共3种材料具有稳定性良好,光吸收系数高(＞10~5 cm-1)的优势,并且为直接带隙半导体,理论计算的禁带宽度非常接近理想光伏半导体材料的禁带宽度1.4 e V,具有成为优良光伏半导体的潜力。（3）采用高温固相法合成Ag（In Sn）S4、Cu（In Sn）S4的粉末,并对粉末样品的物相组成和光学性质进行表征,证明两种化合物样品为结晶度高、吸收系数高的单一纯相粉末,两者实际禁带宽度接近理想光伏半导体的禁带宽度1.4 e V,与理论模拟所得结果一致。本文提出一种新的光伏半导体材料设计思路:基于第一性原理,从晶体结构的角度设计材料,并根据电子特性调控材料性能。通过对两种不同结构基元组合以结合各自的优势,从而获得光电性能良好的光伏半导体材料。基于晶体结构和电子结构进行材料设计的思路、理论模拟指导实验合成的研究方法可以大大加快光伏材料体系探索的效率,对于未来材料设计提供一种范例。