世界清潔能源短缺狀況在21世紀不斷加劇，基於能源應用的研究成為關鍵議題。其中，鈣鈦礦太陽能電池作為一種極具前景的新興光伏技術備受矚目。在過去的十年間，基於有機無機鈣鈦礦材料的光電轉換應用在材料性能優化方面取得了長足的進步，有機無機鈣鈦礦材料體系具有豐富的晶型以及優異的光子-電子轉換性質。然而，其複雜的晶體結構與多元的化學成分給材料設計與製備帶來極大的挑戰。本項目通過運用精確的量子從頭計算模擬，從原子與電子層面獲取鈣鈦礦材料的物理化學性質，闡明表界面應力、晶格畸變、前驅體碘化鉛缺陷電子態的影響機制，為鈣鈦礦材料的設計提供了新的思路。項目成果得到國內外多個領域的重要引用與應用。

圖1 表面對稱性破缺的二維Ruddlesden-Popper (RP) 相有機-無機鈣鈦礦的能帶Rashba劈裂

圖2 RP型有機-無機鈣鈦礦的 (a)邊緣應力與 (b)電子結構的量子限域效應