钙钛矿材料是钙钛矿太阳能电池的核心。钙钛矿晶体为ABX3 结构， 一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中，A离子位于立方晶胞中心，被12个X离子包围成配位立方八面体；B离子位于立方晶胞角顶， 被6个X 离子包围成配位八面体。A离子和X离子半径相近，共同构成立方密堆积。 钙钛矿层材质种类较多且成本低廉。 ABX3结构的化合物，其中A位、B位、X位均可迭代替换，可选的材质种类众多。量产中钙钛矿层材料多采用有机无机杂化化合物，且厚度非常薄（0.1-0.5um)，相比晶硅电池（130-170um）耗材更少且成本低廉。 钙钛矿太阳电池是由染料敏化电池演化而来。第一块钙钛矿太阳电池诞生于2009年，实现了3.8%的效率。但该电池存在严重缺陷：液态电解质会溶解或者分解钙钛矿敏化材料，使电池失效。2012年固态空穴传输材料（ Spiro-MeOTAD ）被引入到钙钛矿电池中，第一块全固态钙钛矿太阳电池面世，其电池效率达到9.7%。固态空穴传输材料的引入初步解决了液态电解质钙钛矿电池不稳定与难封装的问题。自此以后钙钛矿电池的研究都转向固态钙钛矿电池，钙钛矿电池的效率也得到长足发展。