鈣鈦礦材料是鈣鈦礦太陽能電池的核心。鈣鈦礦晶體為ABX3 結構， 一般為立方體或八面體結構。在鈣鈦礦晶體中，A離子位于立方晶胞中心，被12個X離子包圍成配位立方八面體；B離子位于立方晶胞角頂， 被6個X 離子包圍成配位八面體。A離子和X離子半徑相近，共同構成立方密堆積。
鈣鈦礦層材質種類較多且成本低廉。 ABX3結構的化合物，其中A位、B位、X位均可迭代替換，可選的材質種類眾多。量產中鈣鈦礦層材料多采用有機無機雜化化合物，且厚度非常薄（0.1-0.5um)，相比晶硅電池（130-170um）耗材更少且成本低廉。
鈣鈦礦太陽電池是由染料敏化電池演化而來。第一塊鈣鈦礦太陽電池誕生于2009年，實現了3.8%的效率。但該電池存在嚴重缺陷：液態電解質會溶解或者分解鈣鈦礦敏化材料，使電池失效。2012年固態空穴傳輸材料（ Spiro-MeOTAD ）被引入到鈣鈦礦電池中，第一塊全固態鈣鈦礦太陽電池面世，其電池效率達到9.7%。固態空穴傳輸材料的引入初步解決了液態電解質鈣鈦礦電池不穩定與難封裝的問題。自此以后鈣鈦礦電池的研究都轉向固態鈣鈦礦電池，鈣鈦礦電池的效率也得到長足發展。
