▷ 钙钛矿有哪些分类？结构工程维度调控与光伏/光电器件设计材料体系解析
钙钛矿是一种具有特定晶体结构的材料，其化学通式为ABX₃，其中A位通常为有机或无机阳离子（如甲胺离子、铯离子），B位为过渡金属阳离子（如铅离子、锡离子），X位为卤素阴离子（如氯、溴、碘）。由于其优异的光电性能，钙钛矿在太阳能电池、光电器件、光电探测器等领域得到了广泛应用。根据不同的分类标准，钙钛矿可以分为多种类型，以下华算科技将从多个角度对钙钛矿进行详细分类。
按化学组成分类
无机钙钛矿
无机钙钛矿是指A位和B位均为无机离子的钙钛矿。这类钙钛矿通常具有较高的热稳定性和化学稳定性，适用于高温环境下的应用。常见的无机钙钛矿包括CsPbI₃、CsSnI₃等。
钛酸钙（CaTiO₃）是最典型的无机钙钛矿矿物，其化学成分为CaTiO₃，属于六方晶系，通常呈黑色或暗色。此外，还有铁钛矿（FeTiO₃）、锰钛矿（MnTiO₃）等，这些矿物具有丰富的钛资源，是重要的工业原料。
有机-无机杂化钙钛矿
有机-无机杂化钙钛矿是指A位为有机阳离子，B位为金属阳离子的钙钛矿。这类钙钛矿具有良好的光电性能和可调谐带隙，广泛应用于太阳能电池和光电器件中。
常见的有机-无机杂化钙钛矿包括CH₃NH₃PbI₃（MAPbI₃）、HC(NH₂)₂PbI₃（FAPbI₃）等。CH₃NH₃PbBr₃和CH₃NH₃PbI₃被发现能够高效地敏化TiO₂，用于可见光转换，其中CH₃NH₃PbI₃基光电器件的太阳能转换效率达到了3.8%。
全无机钙钛矿
全无机钙钛矿是指A位和B位均为无机离子的钙钛矿，但不同于传统的无机钙钛矿，全无机钙钛矿通常具有更高的稳定性和更长的寿命。例如，SrTiO₃、GdScO₃、BaTiO₃等都是全无机钙钛矿的例子。
无铅钙钛矿
无铅钙钛矿是指不含铅元素的钙钛矿，这类材料因其环保性和安全性而受到广泛关注。例如，MASnCl₃、FASnCl₃等无铅钙钛矿在光电子器件中具有良好的应用前景。
按晶体结构分类
三维钙钛矿
三维钙钛矿是指具有三维网络结构的钙钛矿，其结构由多个层状结构堆叠而成，形成一个连续的三维网络。三维钙钛矿具有较高的载流子迁移率和较长的载流子扩散长度，适用于高性能的光电器件。例如，RP层状钙钛矿随着层的增加（n=1, 2, 3），结构逐渐形成三维的钙钛矿结构。
二维钙钛矿
二维钙钛矿是指具有二维层状结构的钙钛矿，其结构由多个层状结构组成，每个层由一个大的阳离子（LA+）和多个小的阴离子（如氯离子）组成，形成一个二维的层状结构。二维钙钛矿具有较低的载流子迁移率和较短的载流子扩散长度，但其良好的光学性能使其在光电器件中仍有广泛应用。
低维钙钛矿
低维钙钛矿是指具有低于三维结构的钙钛矿，包括一维和零维钙钛矿。一维钙钛矿具有线状结构，零维钙钛矿则具有孤立的纳米颗粒结构。这些低维钙钛矿在光催化、传感等领域具有独特的优势。
按功能应用分类
光伏钙钛矿
光伏钙钛矿是指用于太阳能电池的钙钛矿材料，其主要特点是具有高吸收系数和可调谐带隙，能够高效地将光能转化为电能。例如，CH₃NH₃PbI₃基光电器件的太阳能转换效率达到了3.8%。
发光钙钛矿
发光钙钛矿是指用于发光器件的钙钛矿材料，其主要特点是具有良好的发光性能和可调谐的发光波长。例如，近红外发射FAPbI₃量子点在光电子器件中具有广泛的应用。
光电探测器钙钛矿
光电探测器钙钛矿是指用于光电探测器的钙钛矿材料，其主要特点是具有良好的光电响应和灵敏度。例如，基于钙钛矿超构材料的光电探测器在光电子器件中具有重要的应用价值。
按掺杂元素分类
本征钙钛矿
本征钙钛矿是指未掺杂的钙钛矿材料，其性能由基本的化学组成决定。例如，CsPbI₃是一种典型的本征钙钛矿。
掺杂钙钛矿
掺杂钙钛矿是指通过引入掺杂元素来改变钙钛矿的性能。例如，镧系元素、铁、锌等可以作为掺杂元素，用于改善钙钛矿的光电性能和稳定性。
按结构类型分类
单ABX₃组
单ABX₃组是指具有ABX₃结构的钙钛矿，其中A位为无机阳离子，B位为过渡金属阳离子，X位为氧原子或卤离子。例如，Perovskite、Bridgmanite、Neighborite等。
双A₂BB’X₆组
双A₂BB’X₆组是指具有A₂BB’X₆结构的钙钛矿，其中A位为无机阳离子，B和B’位为过渡金属阳离子，X位为氧原子或卤离子。例如，Vapnikite、Cryolite等。
反钙钛矿
反钙钛矿是指具有反钙钛矿结构的钙钛矿，其结构特点是A位和B位互换。例如，Sulphohalite等。
尖晶石结构
尖晶石结构是指具有尖晶石结构的钙钛矿，其结构特点是A位和B位互换，形成AB₂X₄结构。例如，NiFe₂O₄等。
磷灰石结构
磷灰石结构是指具有磷灰石结构的钙钛矿，其结构特点是A位和B位互换，形成A₂B₅X₁₀结构。例如，Pyrochlore等。
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