此條目介紹的是合成化合物。关于矿物，请见「**钙钛矿**」。
**钙钛矿**是通式ABX3结构的一类化合物，名称源自于同名矿物钙钛矿（CaTiO3，perovskite）。BiFeO3、CsPbI3也有这结构。

CH3NH3PbX3（X=I，Br，Cl中的一种或多种)钙钛矿的结构。甲基铵阳离子(CH3NH3+)被PbX6八面体包围。
其中A位通常为阳离子所占据，B位为铅离子Pb2+或亚锡离子Sn2+，而X位为卤素阴离子。若A位由两种阳离子混合，或X位由两种卤素阴离子占据时，则特称为混合型钙钛矿。有机阳离子也可替代钙钛矿ABX3的A组分，如有机钙钛矿CH3NH3PbBr3等。

判断
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金施密特的容忍因子（英语：）（Goldschmidt tolerance factor，以t表示）以A、B、X位的离子半径来判断任意三种（或多种）元素，或元素之间的任意比例是否能形成稳定的钙钛矿结构，并且预测晶型。若要预测混合型钙钛矿的结构，则要以有效容忍因子（teffective）来估算，同时因为A位或X位不只一种离子，则要加权离子比例来计算"估计有效离子半径"（reffective）:

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| {\displaystyle r\_{effective}={xr\_{1}+(1-x)r\_{2}}} |
| *r1*是第一种阳（陰）离子的半径 | *r2*是第二种阳（陰）离子的半径 | x是第一种与第二种阳（陰）离子的比例 |

  

以三碘合铅酸甲脒-铯（CsxFA1−xPbI3）为例，调整铯离子比例（x）来改变估计有效阳离子半径，进而产生不同的teffective值。  
teffective＜0.8时，判断为δ相的正交钙钛矿结构。  
0.8＜teffective＜1时，判断为立方钙钛矿结构。  
teffective＞1时，判断为六方晶体且非钙钛矿结构。

有效容忍因子在0.94−0.98时，能使许多钙钛矿型太阳能电池有较高的性能。反之，当有效容忍因子小于0.85的混合型钙钛矿电池将有不良的光活性，而且容易形成非钙钛矿结构。

用途
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钙钛矿材料可用于光伏器件（转换效率高达15%）、激光材料、发光二极管等应用中。

其中三碘合铅酸甲基铵（MAPbI3）的钙钛矿型太阳能电池的转换效率（PCE）比三碘合铅酸甲脒（FAPbI3）的更高。虽然甲脒的离子半径比甲基銨小，而且吸收光的频率范围较广，但是其填充因子（FF）数值值较低，因为纯三碘合铅酸甲脒在室温下的相稳定性低。在高温形成的α相三碘合铅酸甲脒，是具有光活性的钙钛矿结构，但若在室温久放，会逐渐相变为δ相三碘合铅酸甲脒，其并无光活性而且非钙钛矿结构，不能产生光生伏打效应。为了三碘合铅酸甲脒的相稳定性，可以掺入甲基銨，形成更稳定的三碘合铅酸甲脒-甲基铵（MAxFA1−xPbI3）结构。同时，三碘合铅酸甲脒-甲基铵的光致发光光谱寿命（photoluminescenc lifetime）比纯三碘合铅酸甲基铵或纯三碘合铅酸甲脒的还长，也代表其性能更高。这是因为甲基銨、CH3PH3+、CH3SH2+、與SH3+等阳离子具有较大的偶极矩，所以和PbI6八面体之间有较强的作用力，並能稳定钙钛矿结构。而铯离子（Cs+）虽然无偶极矩，却仍然能稳定α相三碘合铅酸甲脒。相同道理，相較於純三碘合铅酸甲基铵，三碘合铅酸甲基铵-铯（CsxMA1−xPbI3）太陽能電池的热稳定性與轉換效率比較高。

### 二元的三碘合铅酸(铯/甲脒)体系

由于纯三碘合铅酸铯（CsPbI3）的α到δ相变温度比纯三碘合铅酸甲脒高，所以在室温下，具有光活性的α相三碘合铅酸铯的结构稳定度低，导致其转换效率比三碘合铅酸甲脒低。混合少许的铯到三碘合铅酸甲脒中可以降低相变温度，因而产生较高的转换效率。但三碘合铅酸甲脒-铯（CsxFA1−xPbI3）型太阳能电池，只有在铯含量低时（x=0.1~0.2），其转换效率及性能才高于三碘合铅酸甲脒。封装的三碘合铅酸甲脒-铯太阳能电池在连续白光照射下呈现长期稳定性，未封装的也能在低相对湿度的环境下长久储存。当铯含量增加时，粒径缩小，造成甲脒离子和碘的作用力增强，同时半峰全宽更为扩展，并且能隙增加，最终造成转换效率下降。融合高t值的三碘合铅酸甲脒与低t值的三碘合铅酸铯，可控制三碘合铅酸甲脒-铯的有效容忍因子（teffective）在0.8到1.0之间，其为最能稳定结构的t值范围。

### 二元的三碘合铅酸(铷/甲脒)体系

纯三碘合铅酸铷（RbPbI3）只有δ相，并非钙钛矿结构。但是，因为铷离子的半径较小，因此将铷掺入到三碘合铅酸甲脒中，形成三碘合铅酸甲脒-铷（RbxFA1−xPbI3），可以提高转换效率以及稳定性。然而，铷的含量只能为少量（x≤0.05），否则将造成相间隔离（phase segregation）。同时研究表明，三碘合铅酸甲脒-铷α到δ相变所需的能量和相变时间，都比纯三碘合铅酸甲脒还要少。除了温度以外，高湿度也会使钙钛矿结构发生α到δ相变。但是，掺入铷可以稳固在高湿度下的结构，也能增加长期的稳定性。透过测定自由能或是相对稳定能（relative stabilization energy，ΔEstabilization），可以解释为何掺入某些阳离子能够形成更稳定的钙钛矿结构。实验发现当掺入某些比例的铯离子时，使得自由能小于零，此时显示为较稳定的组态。藉由计算相对稳定能，也发现铯、铷离子在热力学上比甲脒离子更能形成稳定的钙钛矿结构。

### 二元的（氯/碘）合铅酸甲基铵与（氯/碘）合铅酸甲脒体系

相较于氯-碘合铅酸甲脒（FAPb(I/Cl)），氯-碘合铅酸甲基铵（MAPb(I/Cl)）有更多相关的研究，因为其载子扩散长度较长。合成氯-碘合铅酸甲基铵需要以碘化铅（PbI2）与碘甲胺（MAI）作为前驱物，并将两者溶解在二甲基甲酰胺（DMF）。而使用first deposition approach或一步法中，所需的碘化铅与碘甲胺的比例各有不同。虽然氯离子掺入碘合铅酸甲基铵形成氯-碘合铅酸甲基铵被证实能提高性能，但是许多研究却指出，仪器检测不到氯的存在。在FAPbI3中掺杂Cs和Eu离子，可以增强它在空气中的稳定性。

参考文献
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扩展阅读
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* Tejuca, Luis G.. New York: Dekker. 1993: 382. ISBN 978-0-8247-8786-8.
* Mitchell, Roger H.. Thunder Bay, Ontario: Almaz Press. 2002: 318. ISBN 978-0-9689411-0-2.

外部链接
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*. Center for Computational Materials Science. U.S. Naval Research Laboratory. （原始内容存档于2008-10-08）. （包括Java软件可以有效看到立体模型）

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* 论
* 编
无机物晶体结构 |
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* AgAsO3
* AgAsS2
* Ag3AsS3
* Ag3AsSe3
* AgAuCl4
* Ag3AuS2
* AgBO2
* Ag3BO3
* Ag3B5O9
* Ag3B5S9
* Ag2CO3
* Ag2C2O4
* AgClO2
* AgClO3
* AgClO4
* AgCoO2
* Ag2Cr2O7
* AgCrS2
* AgCuS
* Ag3CuS2
* AgErSe2
* AgFeO2
* AgGaS2
* AgGdS2
* Ag4GeO4
* Ag2HfS3
* AgIO3
* Ag5IO6
* AgMnO4
* Ag2MnO4
* Ag2Mo2O7
* AgNO3
* AgNbO3
* AgNb3O8
* Ag2Nb4O11
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* Ag3PO4
* Ag2PdCl4
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* Ag2SO3
* AgSb2F12
* AgSbO3
* Ag2SiO3
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* Ag6Si2O7
* Ag2TeO4
* Ag2TiO3
* Ag3TlS2
* AgTlTe
* Ag2SiS3
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* Ag2ZnI4
* AlAsO4
* AlBiBr6
* AlBiCl6
* Al2CO
* Al2Ge2O7
* AlInS3
* Al(OH)3
* AlOOH
* Al2OSiO4
* Al(PO3)3
* AlPO4
* AlPS4
* AlSbI6
* Al2(SiO4)O
* Al2Si4O11
* AlSiP3
* AlWO4
* Al2(WO4)3
* BPO4
* BPS4
* BaAlF5
* Ba3Al2Ge2
* BaAlH5
* BaAl2O4
* BaAl4O7
* BaAl2Te4
* Ba3Al3P5
* BaCu2S2
* BaFeF5
* BaGaF5
* BaGa2P2
* BaGe2As2
* Ba2GeP2
* Ba3(PO4)2
* BaSO4
* Ba4SiAs4
* BaTiO3
* BeZrSi
* Bi(IO3)3
* BiReO4
* Ca3AlAs3
* Ca3Al2As4
* Ca3Al2N4
* Ca(AlO2)2
* Ca(AlSe2)2
* Ca(AlSe2)2
* Ca2Al3Si4
* Ca(BF4)2
* CaB2O4
* CaBe2Ge2
* CaCO3
* CaGa2O4
* Ca2Ir2Si
* Ca2Nb2O7
* Ca3PI3
* CaPdAs
* CaPtAs
* CaTiO3
* CaV2O4
* CaWO4
* Cd(AlCl4)2
* Cd2As3I
* Cd4As2I3
* Cd3(AsO4)2
* CdGa2S4
* CdIn2Se4
* CdYb2Sb2
* CeAl2Ga2
* CeAsS
* CeFe2Al8
* CeMn4Al8
* CeNiSi2
* CePO4
* CePd3Al3
* CePd4Al4
* Ce3Pd5Si
* Ce3Pt4Al6
* Ce2Ru2Al
* Ce2SO2
* CeSiP3
* Co(AlCl4)2
* Co2As2O7
* Co3(AsO4)2
* CoGeO3
* Cr3AlB4
* Cr4AlB6
* Cr2AlC
* Cr(PO3)3
* CrVO4
* CsAgC2
* Cs3AlAs2
* CsAlF4
* Cs3AlO3
* Cs6AlSb3
* CsCrF4
* Cs3GaSe3
* CsNbN2
* CsYb3Se4
* CuAlCl4
* Cu(AlCl4)2
* Cu3(AsO4)2
* Cu3AsS4
* CuCe2Ge6
* CuCrS2
* CuFeO2
* CuFeS2
* CuGdAs2
* CuHfSi2
* CuHf5Sn3
* Cu2HgI4
* CuLa2O4
* CuPtF6
* Cu3SbS4
* CuScS2
* CuSe3Br
* CuSnF6
* Cu2TlSe2
* Dy(AlCl4)3
* ErNi3Al9
* Eu4Al2O9
* EuGa2S4
* FeAlF5
* Fe2Al3Si3
* Fe3Al2Si4
* FeGa2S4
* Fe(IO3)3
* Fe2(MoO4)3
* FeOOH
* Fe2(SO4)3
* FeTiO3
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* GaInBr4
* GaOCl
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* Gd(IO3)3
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* Hf3Al3C5
* Hf5CoP3
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* KAgC2
* KAgF3
* K2AgI3
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* KClO3
* K2Cr2O7
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* KTlF4
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* K2ZnO2
* K2ZrF6
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* LaNbO4
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* Na3FeS3
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* NaNb3O8
* Na2SO4
* Na2Ta4O11
* Na2TeO3
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* NdPtSb
* Nd2Si2O7
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* Pb(SbO3)2
* PbSeO3
* PrNi2Al3
* PrPtF7
* RbAg4I5
* RbAlF4
* Rb3InS3
* Rb2MnF5
* Rb3TlF6
* ScAl3C3
* ScRhSi2
* Sc2Si2O7
* Sc2(WO4)3
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* Sm2Os3Al5
* SrAlF5
* SrAl2O4
* SrZrO3
* ThMoB4
* TiFe2O5
* TiNiSi
* TlAlF4
* TlAlO2
* Tl3Fe2S4
* TlGaSe2
* TlGaTe2
* TlMnF4
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* UCr4C4
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* Y5Al3C4
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* Y2AlGe3
* YAlO3
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* YCo5P3
* YCrB4
* Y2HfS5
* YPtAs
* Y2ReB6
* YbAl3C3
* YbMo2Al4
* ZnIn2S4
* ZnMoO4
* Zn3PrAs3
* Zr2Al3C4
* ZrAl4C4
* ZrNiAl
* ZrSiO4

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