钙钛矿 (结构)

金施密特的容忍因子（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（t_effective）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”（r_effective）:

${\displaystyle r_{effective}={xr_{1}+(1-x)r_{2}}}$
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（Cs_xFA_1−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t_effective值。
t_effective＜0.8时，判断为δ相的正交钙钛矿结构。
0.8＜t_effective＜1时，判断为立方钙钛矿结构。
t_effective＞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。[4]

钙钛矿材料可用于光伏器件[5][6]（转换效率高达15%[6][7]）、激光材料[8]、发光二极管[9]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（MA_xFA_1−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（Cs_xMA_1−xPbI₃）太陽能電池的热稳定性與轉換效率比較高。[10]

• 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.

• . 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）