编者注：本文是关于2016年十大新兴技术特别报告的一部分，该报告由世界经济论坛制作。该列表由论坛的新兴技术元理事会编制，重点介绍了其成员（包括《大众科学》主编玛丽埃特·迪克里斯蒂娜）认为有能力改善生活、变革行业和保护地球的技术进步。它还提供了机会，在广泛采用这些技术之前，就它们可能带来的人类、社会、经济或环境风险和担忧进行辩论。
目前主导世界市场的硅太阳能电池存在三个基本局限性。一种有前景的制造高效太阳能电池的新方法，使用钙钛矿代替硅，可以一次性解决所有三个问题，并为太阳光发电注入强劲动力。
硅光伏（PV）电池的第一个主要局限性是，它们是由一种在自然界中以所需的纯元素形式稀有的材料制成的。虽然二氧化硅（沙滩沙子）形式的硅并不短缺，但去除附着在其上的氧需要大量的能量。通常，制造商在电极电弧炉中将二氧化硅熔化至 1,500 至 2,000 摄氏度。运行此类炉子所需的能量为硅光伏电池的生产成本设定了基本下限，也增加了其制造过程中的温室气体排放。
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钙钛矿是一类广泛的材料，其中主要由碳和氢组成的有机分子与金属（如铅）和卤素（如氯）在三维晶格中结合，其制造成本可以低得多，排放也更少。制造商可以混合液态溶液批次，然后将钙钛矿作为薄膜沉积在几乎任何形状的表面上，无需炉子。薄膜本身的重量非常轻。
因此，这些特性消除了硅太阳能电池的第二个主要局限性，即它们的刚性和重量。硅光伏电池在平坦并安装在大型、重型面板中时效果最佳。但是，这些面板使得大规模安装非常昂贵，这在一定程度上解释了为什么您通常在屋顶和大型太阳能“农场”中看到它们。
传统太阳能电池的第三个主要局限性是其功率转换效率，15 年来一直停滞在 25%。当首次被描述时，钙钛矿的效率远低于此。2009 年，由铅、碘化物和甲基铵制成的钙钛矿电池将照射到它们的光线中不到 4% 的太阳光转化为电力。但是，钙钛矿的改进速度惊人，部分原因是由于该类材料中可能存在数千种不同的化学成分。到 2016 年，钙钛矿太阳能电池的效率已超过 20%——在短短七年内提高了五倍，在过去两年内效率惊人地翻了一番。它们现在在商业上与硅光伏电池具有竞争力，并且钙钛矿的效率极限可能仍然高得多。虽然硅光伏技术现在已经成熟，但钙钛矿光伏仍在快速改进。
研究人员仍然需要回答一些关于钙钛矿的重要问题，例如它们在暴露于多年的风吹雨打后将具有多强的耐久性，以及如何将其生产工业化，以生产出足够大的数量，以便在全球市场上与硅晶片竞争。但是，即使是少量的新型电池初始供应，对于为尚未连接到任何电网的偏远地区带来太阳能也可能非常重要。当与新兴的电池技术配对使用时，钙钛矿太阳能电池可以帮助改变目前缺乏可靠电力的 12 亿人的生活（参见“下一代电池”）。