鈣鈦礦是具有通式ABX3結構的一類化合物，其名稱源自于同名礦物鈣鈦礦（CaTiO3）。除了CaTiO3外，還有BiFeO3、CsPbI3等也具有這一結構。

1839年，在烏拉爾山脈，俄羅斯礦物學家、古斯塔夫·羅斯（Gustav Rose）遇到了具有迷人晶體結構的鈣和鈦氧化物，并以俄羅斯貴族列夫·佩羅夫斯基（Lev Perovski）的名字命名。所以鈣鈦礦晶體結構在英文里稱為Perovskite。

鈣鈦礦現(xiàn)在是指與原始晶格共享的一系列材料。在日本科學家宮坂勉（Tsutmu Miyasaka）發(fā)現(xiàn)某些鈣鈦礦是有效的光吸收劑之后，對這種礦物的興趣在2009年開始增加。

由牛津大學領導的一個多機構研究人員的團隊，將他們的科學焦點聚焦在了這個將近兩個世紀前發(fā)現(xiàn)的具有晶體結構的材料上。

他們認為基于金屬和鹵素的鈣鈦礦非常有用，具有巨大的潛力，因為其光伏電池的制造成本，可能比自1950年代問世以來一直占有市場的硅基電池將要便宜得多，有足夠的潛力也許有一天會顯著地挖掘化石燃料在能源領域的份額。

他們的研究成果發(fā)表了三篇論文，在物理通訊和物理化學快報期刊上兩篇有關鈣鈦礦穩(wěn)定性的最新論文，以及今天在《科學》上發(fā)表的一篇論文，加深了對這種有前途的半導體的理解，

通過研究，他們發(fā)現(xiàn)，一種分子添加劑（一種基于有機化合物哌啶的鹽）極大地提高了鈣鈦礦太陽能電池的壽命。

研究人員表示：“由于鈣鈦礦型太陽能電池的低成本，它們有可能削弱化石燃料并徹底改變能源市場。” “然而，這種新型材料的一個鮮為人知的方面是它們在恒定照明下的穩(wěn)定性。”在過去的兩年中，研究小組建立了獨特的實驗設備，以研究太陽能材料的電導隨時間的變化。

研究證明了即使在沒有電接觸的情況下，光致不穩(wěn)定性也會持續(xù)數(shù)小時。這些發(fā)現(xiàn)有助于澄清在太陽能電池中觀察到的類似結果，并成為提高鈣鈦礦型太陽能電池的穩(wěn)定性和商業(yè)可行性的關鍵。

太陽能電池效率的定義是，太陽光照射到電池后轉換為可用電能的功率百分比。70多年前，貝爾實驗室開發(fā)了第一個實用的太陽能電池。按照今天的標準，它的效率僅為6％，而且制造成本很高，但它為在太空探索初期誕生的衛(wèi)星提供了動力。

隨著時間的流逝，即使大多數(shù)電池變化不大，但制造成本逐漸降低，效率提高，但仍然由兩層幾乎純凈的硅組成，摻有添加劑，吸收光、利用光中的能量在它們之間的交界處產(chǎn)生電流。

2012年，牛津大學的Henry Snaith做出了突破性的發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦可以用作太陽能電池的主要成分，而不僅僅是用作敏化劑。這引發(fā)了研究活動的狂潮，每年就該主題發(fā)表數(shù)千篇科學論文。經(jīng)過八年的研究，鈣鈦礦電池現(xiàn)在可以以25％的效率運行，至少在實驗室中與商用硅電池相當。

鈣鈦礦電池可以由通常可得的工業(yè)化學品和金屬廉價地制造，并且可以印刷在塑料的柔性膜上并大量生產(chǎn)。相反，硅電池是剛性的，由昂貴的高溫工藝由幾乎純硅的薄晶片制成。

另一方面，鈣鈦礦對缺陷的耐受性很高。它可以溶解在溶劑中，然后在接近室溫的條件下印刷。這意味著它們最終可能僅以硅的一小部分成本生產(chǎn)。

鈣鈦礦的一個問題是它們在溫度升高時趨于不穩(wěn)定的趨勢，另一個問題是易受潮。對于需要在戶外持續(xù)使用兩到三十年的產(chǎn)品來說，這是一個挑戰(zhàn)。目前的硅技術對此非常有用。但是，硅必須在高于2，000攝氏度的高溫下昂貴地在受控條件下形成完美無缺陷的晶體。

為改進這些材料的穩(wěn)定性，進入市場的途徑之一是由硅和鈣鈦礦組成的串聯(lián)電池，可以將更多的陽光光譜轉化為能量。研究團隊對串聯(lián)電池的實驗室測試產(chǎn)生了28％的效率。

串聯(lián)電池可能使太陽能電池板生產(chǎn)商提供的性能超出僅硅所能達到的任何性能。這樣的雙重方法可以幫助消除鈣鈦礦進入市場的障礙。

半透明鈣鈦礦薄膜也可能有一天在窗戶或溫室中使用，將入射的部分陽光轉化為電能，而其余部分則通過。

在發(fā)電方面，成本是最重要的因素。硅和鈣鈦礦現(xiàn)在顯示出大致相同的效率。但是，從長遠來看，鈣鈦礦太陽能電池的制造成本只是硅太陽能電池的一小部分。科學家相信，這個大約200年前發(fā)現(xiàn)的鈣鈦礦，將可能是下一個太陽能電池革命的顛覆者。