相比于硅属于间接跃迁型半导体材料，使用III-V族化合物太阳电池、碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）等直接跃迁型半导体吸光能力更强。硅属于间接跃迁型半导体，吸收光的能力比较弱，光吸收需要上百μm的衬底厚度，其薄片化程度有其物理瓶颈（通俗来讲厚度为几μm时光就直接透过去了，没有被吸收）。而上述化合物太阳电池则属于直接跃迁型半导体材料，在玻璃、塑料和不锈钢等基底上沉积薄膜光伏材料，厚度仅为几μm就可以取得较高的转换效率，为制造更廉价、低耗的光伏产品开辟了新思路。多元化合物薄膜电池均有较大的产业化瓶颈。IIIV化合物半导体太阳电池虽然具有很高的转换效率，但基板材料昂贵，且需要非常高难的制造技术（类集成电路），因此只能应用在航天等特殊领域。碲化镉、铜铟镓硒由于其所用铟元素和镓元素属于稀有元素，地壳中含量并不丰富，因此不利于大规模商业化生产。最初，钙钛矿材料以染料敏化电池的敏化剂形式应用于太阳电池。纳米TiO2是做光催化剂的半导体材料，其带隙为3.0～3.2eV，所以几乎无法吸收可见光而呈无色透明状，无法直接用来制作太阳电池。因此在具有介孔结构的TiO2表面吸附染料分子，染料将吸收可见光，并用产生的电子和空穴来进行发电，称为染料敏化太阳电池。2009年，东京大学Tsutomu Miyasaka 教授制备出效率为转换效率为3.81%的钙钛矿电池，但在电解质中很容易分解。钙钛矿材料性质：①直接带隙材料，主流带隙接近1.4eV（单结SQ极限比晶硅更高）且连续可调；②光吸收系数高，比晶硅高出近两个数量级；③载流子扩散长度长（微米级，与吸收深度相当）；④载流子迁移率高；⑤激子束缚能低等等。同时，有机无机杂化钙钛矿电池中常见的组成元素有碳、氢、氮、铅、碘等，在地球上都非常常见。优良的光电特性与物质丰度是钙钛矿电池能够实现商业化的最基础先决条件。