钙钛矿光伏材料的核心特性是光电特性与稳定性。钙钛矿材料成分可调,种类繁多,搜索具有优异性能的钙钛矿结构是本领域的研究热点,但计算量大,难以实现快速搜索。本文考虑团簇模型计算具有全面的电子结构分析途径及计算的高效性,建立基于团簇模型有机-无机钙钛矿结构搜索与光学性能预测方法,进行钙钛矿结构搜索计算,并对搜索得到的结构进行基于周期性模型的计算验证。进而以甲基铵碘化铅（MAPb I3）为对象,进行热稳定性实验,结合基于团簇模型与周期性模型的计算分析,从电子结构和成键机制角度分析MAPb I3的热失稳机理。首先,基于钙钛矿材料ABX3结构可调节性,采用密度泛函理论运用Gaussian09软件包构建并优化了352种ABX3团簇结构,包含11种A位阳离子（CH3NH3+、NH2CHNH2+、（CH3）2NH2+、（CH3）2CHNH3+、C3N2H5+、NH3OH+、（CH3）3NH+、（CH3）4N+、CH3CH2NH3+、CH3（CH2）2NH3+和CH3（CH2）3NH3+）、4种B位金属离子(Ge2+、Sn2+、Pb2+和Zn2+)、8种X位离子（F–、Cl–、Br–、I–、SCN–、Cl O–、Br O–和IO–）。计算并统计带隙、结合能、分子体积、电离能、原子电荷等性质,建立团簇模型数据库;挖掘团簇模型和周期性模型带隙数值间关系,合理修正基于团簇模型计算得到的带隙数值（修正拟合因子R~2=0.80）,提出一种基于团簇模型的带隙预测方法,获得37种有潜力的钙钛矿材料,对其中未见报导的拟卤素钙钛矿进行周期性模型计算,最终搜索得出的NH3OHGe（IO）3（1.38 e V）、NH3OHSn（IO）3（1.30 e V）和CH3CH2NH3Sn（IO）3（1.52 e V）是具有理想光学性能的新钙钛矿结构。基于搜索结果,选择具有代表性的MAPb I3为研究对象,从实验表征和理论计算两个层面研究其热稳定性。实验表征过程中运用了扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射技术（XRD）、热重分析（TGA）、同步热分析（TG-DSC）和傅里叶红外光谱（TG-IR）等方法。实验研究发现:热解过程分为两个阶段,第一阶段主要为气相产物CH3I、HI和CH4的生成（250～420℃）,第二阶段主要为Pb I2固体的熔融（420～600℃）,并且随着升温速率的提高,反应向高温区转移,气相产物CH4也倾向于在高温区生成;并通过热解动力学分析得到了热解反应过程的最概然总包反应机理模型,计算出了对应的反应动力学参数。在理论计算研究中,首先通过团簇模型的电子结构分析得出A和BX3之间无共价键生成存在着弱相互作用力,因而在高温条件下,H和I极易分离,破坏原有结构,同时电荷转移过程中NH3基团是主要的电子提供者,通过双MA分子团簇分析得出MA分子之间也没有共价键生成;通过周期性模型的分子动力学模拟分析得出,体系升温至700 K后会失稳,同时（110）晶面对于结构失稳的影响最大。