近年来,有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells,PSCs）发展迅速,能量转换效率（Power Conversion Efficiency,PCE）已经从2009年的3.8%提高到现在25.5%。但是,由于钙钛矿光吸收层中的有机阳离子具有较强的挥发性和吸湿性,这类钙钛矿太阳能电池很难在大气环境中保持长期的稳定性,从而极大地制约了其大规模商业化应用。研究发现,用无机阳离子替代有机阳离子可大大提高光伏钙钛矿材料的热稳定性和湿度稳定性。在无机钙钛矿材料中,CsPbI3因具有优异的光电性质和合适的带隙（Eg=1.73 eV）,成为当前光伏领域关注的焦点。实验研究发现,CsPbI3有α、β、γ和Y相四种不同的晶体结构,其中α、β和γ相呈黑色,属于钙钛矿相,Y相呈黄色,是非钙钛矿相。实验室制备的CsPbI3薄膜在室温大气环境中很快由黑色变为黄色,即发生了钙钛矿相到Y相的相变,材料的光吸收性能及电池效率随之急剧下降,因此,提高的CsPbI3钙钛矿相的稳定性至关重要。实验研究表明,通过掺杂或元素替代,如用溴（Br）部分或全部替代CsPbI3中的碘（I）,可有效改善钙钛矿相的稳定性。目前,关于钙钛矿材料掺杂或元素替代的理论研究还很少,元素替代对钙钛矿结构和性质的影响机制尚不明确。本文采用基于密度泛函理论（Density Functional Theory,DFT）的第一性原理（First-principles）方法,首先计算了CsPbI3不同相的基态能量、能带结构、态密度和光学系数,比较了不同相的稳定性、电子结构和光学性质。为了提高ɑ-CsPbI3的稳定性,采用Br和Sn分别替代ɑ-CsPbI3结构中的I和Pb,研究了Cs Pb(I1-yBry)3和Cs Pb1-xSnxI3两种体系中掺杂浓度对ɑ相的稳定性、电子结构及光学性质的影响。最后,同时采用Br和Sn两种元素对ɑ-CsPbI3进行掺杂,计算了Cs Pb1-xSnxI2Br体系的结构和性质。本文所得到的主要结论如下:（1）对于CsPbI3的四个相,分别构建了包含20个原子的计算单元,进行结构优化后得到的基态能量分别为:-56.13 eV（α相）、-56.46 eV（β相）、-56.60eV（γ相）、-56.88 eV（Y相）,即随着体系对称性的降低,基态能量逐渐降低,这与实验上CsPbI3的相变规律是一致的。能带计算发现,α、β和γ相均具有直接带隙,而Y相为间接带隙,它们的带隙值分别为:1.50 eV（α相）、1.56 eV（β相）、1.84 eV（γ相）、2.51 eV（Y相）,即随着体系对称性的降低,带隙逐渐增大,这主要与Pb-I键长增大有关。另外,在可见光区域内,α相的光吸收系数最大,Y相的最小,而且Y相的折射率偏高。可见,虽然Y-CsPbI3在基态下最稳定,但却不适合用做太阳能电池的光吸收材料。（2）对于Cs Pb(I1-yBry)3体系,随着Br含量的增大,体系晶胞收缩,基态能量逐渐降低,结合能增大,同时容忍因子逐渐增大,表明Br掺杂的确可以改善体系的稳定性。但是,随着Br含量的增大,体系的带隙总体上呈现增大的趋势,从而降低了材料在可见光区的光吸收能力。（3）对于Cs Pb1-xSnxI3体系,随之Sn含量的增大,体系的基态能逐渐降低,结合能和容忍因子逐渐增大。可见,Sn掺杂也可以提高钙钛矿结构的稳定性。与Br掺杂不同的是,随之Sn含量的增大,体系的带隙逐渐减小。（4）最后,计算了Cs Pb1-xSnxI2Br双掺杂体系,为了简化计算,这里固定Br的含量不变。计算结果表明,在相同的Sn掺杂浓度下,Cs Pb1-xSnxI2Br体系的稳定性较Cs Pb1-xSnxI3更高;随着Sn含量的增大,体系的带隙呈快速下降趋势。可见,采用Sn和Br双掺杂,在改善钙钛矿结构稳定性的同时,可以更好的调控材料的带隙。