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甲胺碘铅（MAPbI3）是钙钛矿太阳能电池中的核心,承担着光吸收和传输电荷的功能。但由于存在铅污染和稳定性差等问题,限制了其应用。为此,本文采用第一性原理研究了MAPbI3、MASnI3、MA3Bi2I9的晶体结构和光电性质。在此基础上,选用无机金属（Rb/Cs、Sn/Bi）对MAPbI3进行掺杂改性,计算并分析了掺杂对晶体结构、电子结构和光学性质的影响。研究结果如下:1.MAPbI3、MASnI3、MA3Bi2I9的的价带顶主要由I-5p电子态所贡献,而导带底则主要由金属的最外层轨道电子所贡献。其中,MASnI3的带隙最窄,但尖锐的能带结构不利于光子跃迁。MA3Bi2I9的晶体结构也不同于典型的钙钛矿结构,为共面的八面体构成,这种晶体结构的结合能更高,因此有较好的稳定性,更适合在实际中应用。MAPbI3则拥有较为平缓的能带结构、最大的电子浓度,并且在相同的波长范围内,MAPbI3的光吸收最高。2.Sn/Bi掺杂MAPbI3后体系的带隙值均降低,但作用机理不同。Sn的杂质能级位于MAPbI3的价带顶,属于空穴掺杂。MAPb1-xSnxI3体系中空穴的浓度最高,为3.1259×10-5 cm-3,并且Sn掺杂对MAPbI3带隙的调整更明显,带隙减小了0.31eV,因此可以吸收更大波长的光。此外,在相同的掺杂条件下Sn掺杂所需的能量更低。而Bi的杂质能级位于MAPbI3的导带底,属于电子掺杂,体系中电子的浓度最高,为3.0639×10-5 cm-3。但相比MAPbI3,MAPb1-xBix I3的能带结构下移了2 eV,使更多低能的载流子能够完成跃迁,并且体系能量更低更稳定。3.通过分析不同替换比率（Sn/Bi:Pb）下的MAPb1-xSnx I3和MAPb1-xBixI3体系,发现当Sn替换Pb的比率低于50%,或Bi替换Pb的比率高于50%时,体系容易产生更大的内建电场,利于光生电子-空穴对的分离。随着Sn/Bi替换比率增大,带隙间掺入的杂质能级增多,带隙值减小,吸收边出现红移。相比MAPb1-xBixI3体系,Sn替换后体系的光学性质产生了更为规律的变化。但在较大的替换比率下,MAPb1-xBixI3对近红外光地光吸收更明显。特别是MABiI3体系,能够显著地吸收400-800nm波长范围内的光。4.Rb和Cs掺杂减小了有机阳离子扭转对MAPbI3晶体结构的破坏。相比Sn/Bi掺杂替换Pb,MA1-xRbxPbI3和MA1-xCsxPbI3体系的能量更低,并且低于纯相MAPbI3的能量。Rb掺杂不仅减小了带隙,而且带隙结构由间接带隙变为直接带隙,拓宽了光吸收范围,降低了光子跃迁时的损耗。由于Cs掺杂产生的偶极矩最大,因此其体系的载流子浓度也最高。此外,根据分波态密度图,其电子态对态密度的贡献与有机阳离子相似,说明Cs是理想的无机掺杂元素。