對于未來的大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電，材料需要滿足一些重要參數(shù)，例如材料應(yīng)該是地球豐富的、具有成本效益的和無毒的。此外，為了實現(xiàn)高功率轉(zhuǎn)換效率，材料須滿足一些主要特性，如電學(xué)、光學(xué)和一些缺陷特性，如直接可調(diào)帶隙、吸收系數(shù)和長載流子擴散長度。許多研究小組接受了替代鉛的挑戰(zhàn)，以尋找一些適合光伏應(yīng)用的新型無毒且穩(wěn)定的鈣鈦礦材料。

目前正在努力提高鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性和耐用性。開發(fā)穩(wěn)定的太陽能電池有兩個主要策略值得立即關(guān)注，即通過開發(fā)專門的功能性屏障結(jié)構(gòu)來保護吸收體免受外部攻擊，并提高吸收體本身的彈性和穩(wěn)定性。這些策略只有通過改變鈣鈦礦的元素組成或通過用功能分子修飾鈣鈦礦吸收劑以使其不易受水分降解的影響才能實現(xiàn)。盡管鈣鈦礦具有加工優(yōu)勢，但在該技術(shù)商業(yè)化之前，須克服有機無機雜化組合在濕度、熱、光和氧氣方面的較差穩(wěn)定性。

最近的報告強調(diào)了一些創(chuàng)新和優(yōu)雅的想法，這些想法應(yīng)該是未來光伏材料設(shè)計和實際應(yīng)用研究的主要焦點。在此，我們介紹了在改進化學(xué)品方面的一些新進展通過陽離子和陰離子元素的取代鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性。我們希望為鈣鈦礦的設(shè)計鋪平道路，以實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的鈣鈦礦太陽能電池，并獲得穩(wěn)定性提升。在半導(dǎo)體材料中吸收能量高于帶隙的光子導(dǎo)致電子從價帶轉(zhuǎn)移到導(dǎo)帶。

在特定材料中，受激發(fā)的載流子將返回基態(tài)，而能量通過光子的發(fā)射而得以保存。當(dāng)材料上存在不對稱電勢時會發(fā)生這種效應(yīng)，因此會產(chǎn)生光生電荷載流子的凈流動，即光電流?，F(xiàn)在可以在諸如p-n結(jié)的晶體中建立不對稱電勢，從而提供良好的整流，從而獲得更好的光伏結(jié)果。良好的光伏材料提供了一個機會，通過將電荷傳輸?shù)接|點并較大限度地減少電子和空穴之間的復(fù)合，以較小的電荷載流子弛豫盡可能有效地分離電荷。

有幾個關(guān)鍵屬性通常有利于設(shè)備效率。這些特性中的許多特性很難通過實驗測量，但是從理論角度來看，這些特性可以相對非常便宜地獲得。在這里，我們介紹了在器件制造過程中需要解決的一些關(guān)鍵特性。太陽能吸收器的重要特性是帶隙，它決定了較大理論功率轉(zhuǎn)換效率。這是一種固有特性，最終會直接影響光伏電池的實際性能。帶隙是我們能夠理解材料是否能夠吸收可見光譜的屬性。

材料對光伏的適用性如何應(yīng)用將取決于光子能量與材料帶隙的接近程度。光伏太陽能發(fā)電的一些關(guān)鍵特征是強太陽能吸收、低非輻射載流子復(fù)合率和多年利用的能力。其中一個重要特征是用于太陽能電池結(jié)構(gòu)開發(fā)的相當(dāng)高的載流子遷移率，因為它決定了通過在相容材料中形成混合化合物可獲得的性能范圍。高電荷載流子遷移率對于建立電子-空穴的分離以提高器件性能起著重要作用。

帶邊緣的分散特別設(shè)想了材料中的遷移率，該遷移率在理論上由載流子的有效質(zhì)量量化，從而產(chǎn)生更小的有效質(zhì)量，從而提高載流子遷移率。這種載流子遷移率因散射缺陷、聲子和其他電荷載流子而停止。然而，遷移率并不是唯一重要的特性，少數(shù)載流子的壽命也被認(rèn)為是新型光伏材料的重要參數(shù)。為了獲得更好的性能，需要許多參數(shù)，其中高遷移率、擴散長度和長載流子壽命在有機或無機鹵化物組成方面處于一位。