2012年Michael Grätzel和Nam-Gyu Park兩位教授發表9.7%轉換效率之鈣鈦礦太陽電池，經過短短三年時間，在2015年的MRS Spring Meeting上，Michael Grätzel教授即透露該研究室目前鈣鈦礦電池的最高效率已經達到20.5%，同時Korea Research Institute of Chemical Technology(KRICT)也發表達到20.2%之效率，雙雙突破20%大關，相較於其他種類之太陽電池，鈣鈦礦太陽電池的效率發展顯得非常快速。
鈣鈦礦太陽電池(Perovskite Solar Cells; PSC) 具有關鍵屬性，包括高光吸收係數、低非輻射性載子複合率、高載子遷移率以及可調變能隙等，電池結構主要為導電玻璃基板/電子傳輸層/鈣鈦礦吸收層/電洞傳輸層/金屬電極，相較於矽晶太陽電池，其製程簡易；除了電極製作之外不需使用到真空設備，可以濕式法在低溫(<100℃)製備元件，製程設備成本低廉，且具備應用於可撓性元件之優勢。
鈣鈦礦主動層一般簡稱PVSK (Perovskite)，目前仍有關鍵缺陷存在，其雖為結晶結構，但有機-無機-鹵化物混和形式對溫度耐受性不佳，僅能耐受約150°C以下之溫度，並且隨時間增加會有分解趨勢。此外，目前常被使用的電洞傳輸層Spiro-MeOTAD等有機材料昂貴且穩定性不佳，元件對於暴露在水氣下易使效能迅速退化，使元件無法長效使用，相較於矽晶太陽電池可以使用超過二十年，元件壽命是PSC一大劣勢，因此除了提高效率，提升PSC壽命同時降低成本是眾多研究單位的努力目標。
圖一、PSC結構分類
PVSK主動層之研究
在高效率電池演進中影響最大的是鈣鈦礦主動層，有許多透過改變PVSK之有機或是鹵素成分方面的研究正在進行。在有機成分調控部分，主要研究均是使用乙胺、甲胺或是其混合的有機系統製作PVSK，主要原因是可以降低其能隙提昇光利用波段。
無機電洞傳輸層之研究
電子電洞傳輸層之研究在低成本的需求下也受到矚目，根據表一，可以看到常用之電洞傳輸層Spiro-MeOTAD與PTAA價格高昂，因此低成本無機HTM材料取代高成本有機HTM是非常重要之課題。Michael Gratzel和Seigo Ito之合作團隊使用CuSCN為HTM，其成本僅為有機材料之1%以下，透過與TiO2之搭配，以此完全使用無機HTM、ETM之電池結構轉換效率最高可達12.4%，此技術困難點在於CuSCN是直接成膜在PVSK之上。
由於PVSK耐化性與耐溫性非常差，造成在製程與材料使用上均有諸多限制，CuSCN成膜過程仍會使PVSK溶解，將造成PVSK破洞而產生短路，因此在此結構上通常必須使用Mesoporous TiO2與較厚的PVSK層，並將CuSCN溶解在二丙硫醚(Propyl Sulfide)，在65˚C溫度下刮塗成膜並且迅速乾燥，藉此減少對PVSK的破壞，後續不需要高溫退火，因此PVSK仍能穩定運作。此種低成本結構為PSC量產化帶來更多機會，但是在模組驗證方面尚無相關研究，因此耐久性與穩定性是目前類似研究需要延伸探討之課題 ……以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
表一、PSC材料成本（不考慮製程時材料利用率）
作者：游勝閔、魏松煙、孫文檠/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」345期，更多資料請見下方附檔。