能源问题已经成为人类面临的最主要的问题之一,最有效方法的解决方法就是开发利用太阳能,太阳能电池便是其中之一。钛酸钡(BaTiO₃)等新型钙钛矿铁电材料近年来发展迅速,制备成本低,并且具有自发极化,能够最大限度地分离电子和空穴,成为目前太阳能电池最理想的材料之一。但是BaTiO₃具有高带隙宽度,不利于高效吸收可见光能量。于是本文通过第一性原理方法研究了硼/碳/氮原子(B/C/N)与钯原子(Pd)掺杂对BaTiO₃的电子结构和光吸收特性的影响,对BaTiO₃的带隙大小进行调控,为光伏材料的制备提供一定的理论指导。本论文研究内容包括两个部分:第一部分采用B/C/N原子分别对Ba TiO₃的O位进行掺杂调控。我们构建了一个2×2×2的BaTiO₃超晶胞,用B、C或N原子替换超晶胞中的一个O原子,对结构进行优化,进而分析其电子结构和光吸收特性。计算结果表明,三种单掺杂方式都极大降低了BaTiO₃的光学带隙,有利于其吸收可见光能量。进一步分析吸收系数发现,B或C原子的掺杂,可有效提高BaTiO₃对可见光能量的吸收能力,而N原子的掺杂,其吸收能力提升有限。第二部分采用(B,Pd)、(C,Pd)或(N,Pd)以共掺杂的方式分别替换BaTiO₃的O位和Ti位进行调控。我们构建了一个3×3×3的BaTiO₃超晶胞,B、C或N原子替换一个O原子,Pd原子替换一个Ti原子。三种共掺杂方式同样降低了带隙,但是只有(C,Pd)和(N,Pd)两种掺杂方式很大程度地提高了Ba TiO₃的吸收系数,而(B,Pd)掺杂提升不明显。由此可见,B或C原子单掺杂与(C,Pd)或(N,Pd)共掺杂后的BaTiO₃可以高效吸收可见光能量,有望应用到光伏材料领域。