进入21世纪以来,资源不足和环境污染问题越来越严重,如何解决经济与社会可持续发展的难题已经迫在眉睫,而这其中,能源问题具有举足轻重的地位,也是人类需要首先考虑的问题。太阳能是新能源中最有潜力成为主流能源的,其储量极为丰富且清洁无污染,是目前世界上可以开发利用的最大能源,能够满足全球人类的能源消耗。自从1877年第一块太阳能电池诞生以来,人们为了提高其转换效率进行了不懈的努力,目前太阳能电池的效率已经超过了20%,并且逐步进入了人们的日常生活。然而,现今发展的太阳能电池各有利弊,如传统的硅基太阳能电池技术成熟却成本高昂,新型的铜锌锡硫太阳能电池环境友好且成本低廉,但是合成困难,制备技术不完善。因此,想要开发出理想的太阳能电池仍需不断地努力,而目前来看,寻找新的光伏材料以及改进太阳能电池的制备技术是其中两个重要的努力方向。多结串联太阳能电池可以大大改善对太阳光谱的覆盖,从而提高效率,但是现有的半导体提供的选择有限,所以研究多元化合物与新型半导体材料能够丰富材料的性质,增加选择的余地。同时二维材料由于优良的光电性能也是近年来比较新颖且有潜力的一个发展方向。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了当前进展较慢的几种结构的典型半导体,为进一步深入的理解提供了指导,同时也补充完善了这几种材料的数据,增加了选材的余地。本文的主要内容如下:（1）系统地分析了合金半导体Cu₂ZnGe(Se_xS_1-x)₄的电子结构,弹性性质和光学性质。详细的讨论了VI族元素Se和S的比值变化对合金半导体性质的影响,比如晶格常数,带隙和弹性常数等。通过对比可以发现,我们的计算值与其他的理论值以及实验值都吻合的非常好,这在一定程度上证明了我们的计算是可靠的。由于目前尚无实验数据,我们将合金的弹性常数与类似化合物CZTS和CZTSe的值进行了比较。光学性质随Se/S的变化被详细的描画出来了,同时,根据与部分可用的实验值的差异,我们对得到的光学常数进行了修正,预测了合金的静态介电常数和折射率。（2）理论研究了被高/低折射率介质层交替分离的级联单层MoS₂对光的增强吸收。由于导模共振的激发,高/低折射率介质层的界面处的场强大大增强,较大的切向波矢量使得对p偏振光的吸收得到了增强。在没有任何其他损耗材料（例如等离子体材料）的辅助下,单层MoS₂在激子态附近的光吸收可以高达约50%。当周围的光学特性不对称时,吸光度将接近100%。该性质对基于原子级厚度MoS₂的吸光器件特别有益,同时保留了单层MoS₂直接带隙的特性。（3）系统地研究了缺陷精金化合物CuGaGeSe₄和CuGaSnSe₄处于（?）结构时的电子结构,弹性性质和光学性质。通过详细的计算和比较,我们最终得到了三个完全独立的原子排列方式,并根据晶格常数和形成能预测了化合物最稳定的原子排列。计算出的弹性常数可用于准确的预测轴向热膨胀系数,填补了之前数据的空白。为了能够更加直观的理解,描画了它们的光学性质,包括介电函数,折射率和吸收系数。我们计算得到的零频极限ε₁（0）和n（0）与相应的理论值非常接近,证明了我们的计算是可靠的。