隨著關于鈣鈦礦太陽能電池技術的最新進展頻繁見諸報端，鈣鈦礦太陽能電池正在走進人們的視野，并被譽為太陽能產業的一匹黑馬。

鈣鈦礦，英文名perovskite，是一種普通的金屬有機化合物晶體，主要成分是鈦酸鈣（CaTiO3）。1839年德國礦物學家古斯塔夫-羅斯（GustavRose）在俄羅斯中部境內的烏拉爾山脈上發現了一塊特殊的巖石樣本，于是決定以地質學家LevPerovsk來命名。不過后來我們普遍指的鈣鈦礦電池（全稱：鈣鈦礦型甲胺鉛碘薄膜太陽能電池）并不是用這個礦石材料制成的，而是使用了與鈣鈦礦晶體結構相似的化合物。

鈣鈦礦的結構是ABX3的形式。這種結構在每個角共享一個BX6正八面體，其中B是金屬陽離子（Sn2+或Pb2+），X是一價陰離子（Cl-，Br-或I-）。鈣鈦礦中的陽離子A被用來抵消電荷使材料達到電中性，它可以是半徑較大鹼金屬離子等，甚至可以是一個分子。

這種奇特的晶體結構讓它具備了很多獨特的理化性質，比如吸光性、電催化性等等，在化學、物理領域有不小的應用。鈣鈦礦大家族里現已包括了數百種物質，從導體、半導體到絕緣體，范圍極為廣泛，其中很多是人工合成的。太陽能電池中用到的鈣鈦礦（CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr3和CH3NH3PbCl3等）屬于半導體，有良好的吸光性。

在薄膜太陽能電池日漸興起的今天，CIGS薄膜太陽能電池幾乎占據了大半個版面。但是作為太陽能電池家族中的一員，鈣鈦礦太陽能電池正在嶄露頭角。

鈣鈦礦自2009年以來開始被用于太陽能電池研究，并被世界各地的多個實驗室和企業反復驗證。從2009年到2014年的短短5年間，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從3.8%一下躍升至19.3%，提高了5倍。其效率進步之快，成本之便宜，生產之容易，以至于被《科學》期刊評為2013年的10大科學突破之一。

2009年，日本桐蔭橫浜大學的宮坂力通過將薄薄的一層鈣鈦礦（CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3）當做吸光層應用于染料敏化太陽能電池，制造出了鈣鈦礦太陽能電池。當時的光電轉換率為3.8%。后來研究者對電池進行了改進，轉換效率翻倍。雖然轉換效率提高了，但還要面對一個致命問題，即鈣鈦礦中的金屬鹵化物容易在電池的液體電解質中發生水解，導致電池穩定性低，壽命短。

2012年8月，由格拉茲爾領導的韓國成均館大學與洛桑理工學院實驗室將一種固態的空穴傳輸材料（holetransportmaterials，HTM）引入太陽能電池，電池效率一下提高到了10%，也解決了電池不穩定的問題，并比以前更容易封裝。

2013年，牛津大學的亨利-司奈斯將電池中的TiO2用鋁材（Al2O3）代替，鈣鈦礦不僅成為了光的吸收層，也同時是傳輸電荷的半導體材料。鈣鈦礦電池的轉換效率一下攀升到15%。

2014年8月，加州大學洛杉磯分校的華裔科學家楊陽領導的研究團隊，在《科學》期刊上發表最新研究論文稱，他們通過改進鈣鈦礦結構層，選擇更適合傳輸電荷的材料，讓電池兩端的電極能收集更多的電，其轉換效率最高達到了19.3％，成為該領域之最。

與薄膜太陽能電池相比，鈣鈦礦太陽能電池具有轉換效率高、制作工藝簡單、發電成本低、建筑一體化潛力大等優點，比第三代薄膜太陽能更適宜大規模推廣和使用。

當然，由于鈣鈦礦太陽能電池技術并不成熟，導致科學家們仍有大量難題亟待攻破。首先鈣鈦礦電池材料中含有鉛，可能會造成一定程度的環境污染，盡管已經有學者研發出用錫替代鉛的鈣鈦礦太陽能電池，但其轉化效率仍有待提高。其次，鈣鈦礦晶體遇水容易分解，如果使用鈣鈦礦電池發電，則可能出現電池內物質滲入建筑物內或周圍土壤的情況。再次，目前這種太陽能電池的壽命還不長，迄今為止的最高記錄僅為1000小時，而傳統晶體硅太陽能電池壽命可達25年，兩者間差距仍然較大。

鈣鈦礦太陽能電池盡管優勢眾多，但其離真正投產仍有一段距離。只有突破上述劣勢，鈣鈦礦太陽能電池才能真正成為行業黑馬。