钙钛矿是一种具有特殊晶体结构的材料，其名称源自俄罗斯矿物学家列夫·佩罗夫斯基。这类材料通常采用ABX₃的化学式结构，其中A为有机阳离子（如甲胺CH₃NH₃⁺），B为金属离子（如铅Pb²⁺或锡Sn²⁺），X则为卤素阴离子（如碘I⁻或溴Br⁻）。值得注意的是，钙钛矿材料的实际晶体结构与其理想立方结构可能存在偏差，这直接影响着材料的光电性能表现。
在光电应用领域，钙钛矿展现出诸多引人注目的特性。其具备优异的光吸收系数（约10⁵cm⁻¹），这使其成为太阳能电池的理想选择。特别是钙钛矿太阳能电池在短短十年内就将转换效率从3.8%提升至25.7%（NREL认证），展示了惊人的发展速度。此外，这类材料的带隙可调范围广（1.2-3.0eV），为不同应用场景提供了灵活的设计空间。
钙钛矿材料在发光领域同样显示出巨大潜力。研究发现，某些钙钛矿组合具有接近100%的光致发光量子产率（PLQY），这为LED和激光器等光电器件的开发开辟了新途径。特别是在绿色发光区域，钙钛矿基LED的外量子效率（EQE）已超过20%，媲美传统III-V族半导体材料的表现。
虽然钙钛矿材料展现出诸多优势，但也面临一些关键挑战需要克服。材料的长期稳定性问题尤为突出，特别是在高温高湿环境下容易发生降解。此外，部分含铅钙钛矿的环境友好性也受到广泛关注，研究者正致力于开发无铅替代方案（如锡基钙钛矿）。这些问题的解决将直接影响钙钛矿技术的商业化进程。
从应用前景来看，钙钛矿技术正在向多个领域扩展。除光伏和发光器件外，该材料在X射线探测、场效应晶体管、存储器等方面都显示出独特优势。特别值得一提的是钙钛矿与硅基太阳能电池的叠层结构，理论效率可达43%，为下一代高效率光伏技术指明了发展方向。随着材料工程和器件工艺的持续进步，钙钛矿有望在未来能源和光电产业中扮演更加重要的角色。
