夏思寒

(中国科学技术大学物理学院 安徽 合肥 230022)

1 钙钛矿的结构

钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Lev Perovski的名字命名的，最初单指钛酸钙(CaTiO3)这种矿物，后来把结构与之类似的晶体统称为钙钛矿物质(即分子通式为 ABO3).在高温变体结构中，钛离子与6个氧离子形成八面体配位，配位数为6，钙离子位于由八面体构成的空穴内，配位数为12，如图1所示.

图1(a)为钛酸钙(CaTiO3)晶体的原子结构，(b)为钙钛矿太阳能中吸光层物质甲氨铅碘(CH3NH3PbI3)晶体的原子结构.

图1 钙钛矿原子结构图

2 钙钛矿的性质

钙钛矿这种奇特的晶体结构让它具备了很多独特的理化性质，钙钛矿具有稳定的晶体结构、吸光性、独特的电磁性能以及很高的氧化还原、氢解、异构化、电催化等活性，这些性质使得钙钛矿在当今科学研究中占据重要地位.

2.1 吸光性

2009年日本Miyasara等人将钙钛矿CH3NH3PbI3作为吸光层应用到染料敏化太阳能电池中，得到了3.8%的光电转化率，之后在科学家们的不断改进中，2016年的光电转化率已经超过20%，接近占市场主导地位的晶体硅太阳能电池的吸光率(25%).

2.2 电磁性能

钙钛矿有良好的氧化还原性能，故研究中常采用钙钛矿氧化物.以钙钛矿锰氧化物为例，它拥有丰富的电磁相，且允许同时具有极化和磁化的磁电耦合现象发生.

2.3 氧化还原 氢解与异构化

钙钛矿易氧化的性质使得它有种类丰富的钙钛矿氧化物，实际上，实验中多研究的是钙钛矿某氧化物的性质及应用；氢解反应通常是指在还原反应中碳-杂键(或碳-碳键)断裂，由氢取代离去的杂原子(碳原子)或基团而生成相应烃的反应，这利用的正是钙钛矿的还原性；……