有机-无机卤化铅钙钛矿应用于太阳能电池中,并且其光电转化效率（PCE）从2009年的3.8%已经达到了24.2%。钙钛矿太阳能电池PCE的快速提升是源于其优异的固有内在特性,例如显著的光吸收系数,高的电子和空穴迁移率,超长光生载流子扩散长度和寿命,低激子结合能等。这些独特的性质,以及低成本的溶液制备技术,使其成为新一代光伏吸收材料的理想选择。然而,有机-无机卤化物钙钛矿在潮湿空气中的不稳定性却成为研究者开发长期光伏器件的主要障碍。因此,了解卤化物钙钛矿在潮湿空气中的详细降解机理并提高钙钛矿太阳能电池稳定性是非常重要的。本论文研究的主要内容:1.我们采用第一性原理计算,对APbI₃（A=Cs,MA,FA）钙钛矿材料与水分子相互作用和电子结构进行了理论研究。研究表明嵌入的水分子将会促进铅碘钙钛矿的分解。混合FAPbI₃和CsPbI₃形成混合阳离子铅碘钙钛矿不仅可以优化容差因子,以获得更好的相稳定,还可以提高它们的湿度稳定性。随着钙钛矿晶格中水分子的积聚,其光学吸收光谱显示出蓝移并且有强度降低,而且铅碘钙钛矿的湿度稳定性进一步降低。另外,研究铅碘钙钛矿结构的缺陷,表明APbI₃钙钛矿中的碘空位可以促进水分子迁移,从而降低钙钛矿结构的稳定性加速其分解。2.全无机钙钛矿与有机钙钛矿相比具有较好的湿度稳定性和热稳定性,但其相稳定性较差。实验表明在全无机钙钛矿中掺入钾（K）或铷（Rb）可以改善其相稳定性。另一方面,最近的实验表明二维层状的卤化物钙钛矿稳定性比三维钙钛矿可能高,在此,通过第一原理计算,我们发现铷（Rb）与钾（K）以适当的比例掺入,可以使CsPbI₂Br钙钛矿具有较好的相稳定性,其中Rb/K、I与Br之间的协同作用起着重要的作用。此外,通过密度泛函理论研究了CsPbI₃三种相（Cubic相、Yellow相、Orthorhombic相）、MAPbI₃三种相（Cubic相、Orthorhombic相、Tetragonal相）、FAPbI₃三种相（Cubic相、Yellow相、Tetragonal相）的自由能和电子结构。验证了厚度在1 nm左右的二维正交CsPbI₃具有更好的稳定性,甚至优于非钙钛矿yellow相结构,并具有适合太阳能电池应用的带隙。