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铅卤化物钙钛矿表现出一系列对光电应用尤其是光伏应用具有吸引力的性质。这些性质包括易于制造钙钛矿薄膜，该薄膜具有极长的载流子寿命和陡峭的吸收起始点，导致吸收系数 > 10 4 cm − 1 ，仅比带隙高出几个 meV。[1] 在铅卤化物钙钛矿家族中，最佳光电性能出现在约 1.5 至 1.8 eV 的带隙范围内，这对于用作串联或三结太阳能电池中的高带隙吸收剂来说是一个非常有用的范围。[2] 在这个带隙范围内，钙钛矿只有 III − V 半导体可以与之竞争，[3] 但其优势是制造成本明显较低。虽然有许多直接半导体具有良好的吸收率和适合光伏应用的带隙 [4]，但很少有半导体像铅卤化物钙钛矿一样具有如此低的非辐射复合损失和如此高的发光量子效率。 [5–7] 这不仅可以在单晶中实现，而且也可以在多晶薄膜中实现。 [8] 这些多晶材料性能良好的一个具体原因是铅卤化物钙钛矿的反键价带会导致浅的本征缺陷 [9]，并使铅卤化物钙钛矿家族获得了“缺陷容忍半导体”的称号。 [10,11] 目前该技术有两个主要缺点阻碍其商业化：[12] 一是材料的长期稳定性，二是使用有毒元素铅，但铅对于理解优越的光电特性至关重要 [11] 因此很难替代。目前有各种策略可以替代铅、减少铅或将其安全地包含在薄膜内。[13] 在提高稳定性方面，业界越来越重要的一种主要方法是用无机元素（如铯）取代迄今为止通常使用的有机阳离子甲铵或甲脒。[14] 这里的关键挑战是如图 1a 所示的钙钛矿结构（ABX 3 ）必须包含适当大小的 A 位阳离子，以稳定钙钛矿结构核心的 BX 6 八聚体。鉴于 Pb 和 I 或（在较小程度上）Br 的尺寸相对较大，A 位阳离子必须足够大。
量化全无机卤化物钙钛矿太阳能电池的效率限制
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