钙钛矿简介
钙钛矿是一种钙钛氧化物矿物，化学式为 CaTiO3。该矿物于 1839 年由 Gustav Rose 在俄罗斯的乌拉尔山脉发现，并以俄罗斯矿物学家 Lev Perovski (1792–1856) 的名字命名。
术语钙钛矿和钙钛矿结构通常可以互换使用 - 但真正的钙钛矿（矿物）是由钙、钛和氧以 CaTiO3 形式形成的，钙钛矿结构是具有通用形式 ABX3 和与钙钛矿相同的晶体结构的任何物质（矿物）。
描述钙钛矿结构的最简单方法是立方晶胞，顶角处有钛原子（灰色），棱边中点处有氧原子（绿色和蓝色），中心处有钙原子（紫色）。（深色调用于表示更靠后的层。）
钙钛矿晶格排列可以描述为立方体中心的 A 型大原子或分子阳离子（带正电）。然后立方体的角被原子 B（也是带正电的阳离子）占据，立方体的表面被一个带负电荷的较小原子 X（阴离子）占据。
钙钛矿可以具有一系列令人印象深刻的有趣特性，取决于结构中使用了哪些原子/分子，包括"巨大的磁阻"——当它们被置于磁场中时，它们的电阻会发生变化（这对微电子学很有用）。一些钙钛矿是超导体，这意味着它们可以在没有电阻的情况下导电。钙钛矿材料表现出许多其他有趣和有趣的特性。磁电性、电荷排序、自旋相关传输、高热电势以及结构、磁性和传输特性的相互作用是该家族中常见的特征。因此，钙钛矿为物理学家、化学家和材料科学家提供了令人兴奋的机会。
应用
钙钛矿材料表现出有趣且不寻常的物理特性，已针对实际应用和理论建模进行了广泛研究，钙钛矿的材料科学和应用已成为一个广泛的研究领域，吸引了许多研究者参与开发。钙钛矿的潜在应用多种多样，包括用于传感器和催化剂电极、某些类型的燃料电池、太阳能电池、激光器、存储设备和自旋电子学应用。
光伏
太阳能电池是目前最突出的钙钛矿应用，因为合成钙钛矿被认为是高效商业光伏发电的潜在廉价基础材料。钙钛矿光伏发电不断进行研究和改进，从 2006 年的 2% 上升到 2015 年的 20.1% 以上。专家预测，2025 年钙钛矿光伏市场将达到 2.14 亿美元。
钙钛矿光伏具有很宽的带隙。这为将它们与低带隙光伏技术配对创造了机会，这将提高效率，并在系统成本取决于效率的高度竞争市场中发挥重要作用。此外，钙钛矿太阳能电池还提供额外的属性，如柔韧性、半透明、薄膜、重量轻和加工成本低。
最初的钙钛矿最初是 DSSC 的一种简单变体，其中钙钛矿只是一种染料，但器件结构一直在朝着新的和潜在的平面架构系统发展。钙钛矿在光伏应用中比硅具有显着优势，因为钙钛矿对更广泛的可见光频率有反应，这意味着它比硅能将更多的阳光转化为电能。
然而，该技术尚未完全商业化，钙钛矿太阳能电池在取得商业成功之前需要面临一些挑战；这些问题包括电池的耐用性、稳定性、潮湿空气中的稳定性差以及这些设备可能向环境释放铅（一种剧毒元素）的风险。
