近年来,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池因吸收系数高、激子束缚能低和载流子寿命长等诸多优势吸引了科研学者的研究热情。但是杂化钙钛矿材料本身稳定性差且Pb有剧毒,制约了电池的商业化进程。为了解决以上问题,本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法对Cs基钙钛矿材料展开研究。（1）系统的研究了混合钙钛矿CsPb_1-xM_xI₂Br（M=Ge,Sn,Sr,Cu）的电子结构和光学吸收谱。发现IV族Ge和Sn掺杂钙钛矿的带隙随x的增加而单调减小,Sr和Cu掺杂的情况则相反。态密度和分波电荷密度表明,因Sr和Cu掺杂结构[MX₆]八面体中d轨道分裂而导致Sr和Cu与卤族元素的弱相互作用,这解释了实验上Sr和Cu在钙钛矿中掺杂浓度低的内在原因。为了探讨非Pb元素的掺杂位置对混合钙钛矿光学性能的影响,分析了体掺杂和三种表面掺杂结构的热稳定性及光学性质。结果表明,较体内掺杂而言,Ge、Sn和Cu在CsI为终结面的CsPbI₂Br（001）表面更稳定。分析吸收光谱发现,掺杂物在表面聚集会导致钙钛矿的光学吸收变差,这一结果为掺杂物浓度增加时钙钛矿吸收光谱不增反降的实验现象提供了理论依据。（2）研究了CsPbI₂Br（001）薄膜两种不同终结面结构CsI和PbX₂在不同的生长环境下的固有点缺陷的稳定性和电子性质。对于CsI终结面,V_I和V_Cs缺陷容易生成;对于PbX₂终结面,空位缺陷(V_Br和V_Pb),间隙（Pb_i）和反位缺陷(Br_Pb和I_Pb)容易生成。分析缺陷在表面的电子性质发现,对于CsI终结面,V_I、V_Cs是浅能级缺陷;对于PbX₂终结面,V_Br、Pb_i和V_Pb是浅能级缺陷,反位缺陷(Br_Pb和I_Pb)是深能级缺陷。（3）研究了CsPbI₂Br（001）表面不同缺陷的离子键钝化机理。对于CsI终结面,Rb⁺对V_Cs钝化效果较好且吸附能较低;Br^-和I^-可以完全互溶,对V_I缺陷钝化效果较好。对与PbX₂终结面,V_Br和Pb_i缺陷可以利用电负性最强的F^-实现最好的钝化效果;V_Pb缺陷可以适当地引入Sr²⁺和Ca²⁺的化合物降低缺陷态;Br_Pb和I_Pb深能级缺陷可分别采用Ca²⁺和Sr²⁺的来实现有效钝化。通过理论模拟离子键钝化过程,给出针对不同缺陷结构的钝化材料,对提高钙钛矿太阳能电池的长期稳定性具有理论指导意义。