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因为其制作工艺简单、成本低、光电转化效率高等诸多优势,钙钛矿太阳能电池被视为最有希望取代传统石化能源的新能源电池之一。作为钙钛矿太阳电池的关键部分,如何改进钙钛矿吸光材料成分,增强材料稳定性已是目前研究的核心问题。AnBXm钙钛矿材料构成元素和晶格结构复杂,且目前对不同A位阳离子的掺杂和替换对材料本身的影响变化规律严重缺乏系统的理论指导,严重阻碍了新型钙钛矿材料的设计与开发。本文采用从头算分子动力学和第一性原理计算方法对A位阳离子进行掺杂和替换,并对所设计的新型钙钛矿材料进行了长时间、大规模的分子动力学模拟。对钙钛矿材料在动力学模拟过程中的几何结构与能带变化情况进行了系统比较与分析,理论计算数据与已有实验结果吻合度良好。本文主要进行了 NH4+和FA+两种阳离子的掺杂以及NH4+、MA+、FA+、(CH3)4N+和Ni(C10H8N2)32+五种阳离子的替换模拟。对掺杂得到的(NN4)1-n(FA)nPbI3(n=0,0.625,0.75,0.875,1)材料模拟可知,在当0<n<1时,Pnma型二维材料中的部分Pb-I键会发生断裂并与其他Pb或I离子重新组合,导致稳定后的结构为二维-三维混合结构;同时带隙会随着二维-三维混合材料的形成逐渐变小,接近于带隙值1.4eV。另外,在AnBXm钙钛矿材料基础上进行NH4+、MA+、FA+、(CH3)4N+和Ni(C10H8N2)32+五种A位阳离子的替换模拟表明,材料结构的稳定性与阳离子尺寸和其含有的可以与卤族离子形成氢键组合的个数多少有直接关系:阳离子的尺寸越大或者含有可以与卤族离子形成氢键的N-H组合越多,对应的AnBXm型材料的晶体结构扭曲程度越小,晶体缺陷越少,因此,其材料结构稳定性也会有所提升。本文工作对合理选择和设计新型高效钙钛矿吸光材料,进一步促进PSCs电池光伏性能和稳定性的提高具有重要意义。