本书为材料科学与工程专业课程配套教材，系统阐述了通过第一性原理计算、单晶制备、薄膜制备和实验表征等手段，对钙钛矿材料的结构、能带、力学性质、热学性质、光学性质、热电性能和光电性能等进行精准设计和优化，从而实现材料性能的可控与定制化，为钙钛矿材料的研究和应用带来了新的思路和方法。主要内容包括第一性原理计算卤族钙钛矿材料研究方法、第一性原理研究有机无机杂化钙钛矿的有效质量和光学性质、有机无机杂化钙钛矿的单晶制备与热学、力学性质研究、无机含锡卤族钙钛矿的光伏应用、远程外延生长无机卤族钙钛矿的光电性能研究、无机含锡卤族钙钛矿的热电性能研究、基于机器学习的卤族钙钛矿研究、未来发展和应用前景。