随着人口的增长和现代工业的快速发展,能源危机问题逐渐成为人类发展和社会进步面临的严重挑战。寻求和开发可再生能源是破局的关键一招。自2013年底Snaith教授组利用CH3NH3Pb X3钙钛矿材料制作全固态钙钛矿太阳能电池后,钙钛矿取得了较高的光电转换效率,随之关于此类材料的研究蓬勃兴起。尽管钙钛矿太阳能电池取得23%以上的光电转换效率,但是稳定性、环境友好等方面的新问题逐渐显现出来。本论文基于密度泛函理论的第一性原理计算与模拟对无铅卤化物双钙钛矿材料的稳定性进行了探索,预测了一类无铅碘化物双钙钛矿材料的稳定结构,随后我们对无铅氯化物双钙钛矿材料在潮湿环境下的稳定性进行探索,阐明了其在自然环境下降解的原理。本论文的研究工作和总结如下:（1）研究了无铅碘化物双钙钛矿材料Cs2B’Bi I6（B’=Li、Na、K）的稳定性,并对其光电特性进行了探索。基于假想的四种钙钛矿材料晶体结构（立方相、四方相、六角相和正交相）,通过Goldschmidt提出的评估钙钛矿稳定性的容忍因子t和八面体因子,判断Cs2B’Bi I6几何结构稳定,满足形成钙钛矿的基本条件。进一步通过比较四种结构的能量、形成能和分解焓,预测正交相结构的Cs2B’Bi I6具有较好的热力学稳定性。以正交相结构为研究对象,研究了无铅碘化物Cs2B’Bi I6的电子结构和光电性质,发现正交相的Cs2B’Bi I6具备较高的载流子迁移能力,合适的带隙、良好的柔韧性以及在可见光范围内较高的光电吸收系数,表明Cs2B’Bi I6材料可以作为有前途的无铅太阳能电池材料应用于光电领域。（2）基于第一性原理计算模拟研究了无铅氯化物双钙钛矿材料Cs2B’Bi Cl6（B’=Li、Na、K）的环境稳定性问题。首先,我们简单评估了立方相Cs2B’Bi Cl6晶体的稳定性,通过声子色散曲线、形成能以及分解能的综合比较,发现Cs2Li Bi Cl6和Cs2Na Bi Cl6的稳定性要比Cs2KBi Cl6材料的好。体相Cs2B’Bi Cl6结合能计算表明,Cs2KBi Cl6材料即使可以合成,也会在自然条件下快速的分解。随后,我们对自然环境下常见的气体分子（N2、O2、CO2）进入氯化物双钙钛矿晶体内进行探索,发现N2、O2、CO2很难渗透进Cs2Li Bi Cl6和Cs2Na Bi Cl6钙钛矿晶体内。然而,N2、O2分子的渗透会导致Cs2KBi Cl6晶体内八面体旋转,CO2分子会导致晶体结构严重变形,这可能导致Cs2KBi Cl6在空气中引起不可逆的降解。通过多水分子的插入立方相Cs2B’Bi Cl6晶体结构模拟,发现水分子插入所有的Cs2B’Bi Cl6形成能为负值,水分子是导致钙钛矿材料降解的主要原因。与其他吸附气体（如H2O、CO2和N2）相比,吸附O2气体对Cs2B’Bi Cl6电子结构的影响比较显著,尤其是Cs2KBi Cl6吸附O2后的导带底电子结构发生了比较明显的变化,可能导致Cs2KBi Cl6发生不可逆的化学降解。