CN111446371A - 基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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CN111446371A CN202010351588.0A CN202010351588A CN111446371A CN 111446371 A CN111446371 A CN 111446371A CN 202010351588 A CN202010351588 A CN 202010351588A CN 111446371 A CN111446371 A CN 111446371A
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何云
许剑
刘桂芝
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Abstract

本发明提供一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池及其制备方法，利用二维钙钛矿单晶作为太阳能电池的光吸收材料，二维钙钛矿单晶包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n‑1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且二维钙钛矿单层均具有相同的n值，有机配体A嵌入共角碘化铅八面体空隙，有机配体B分别位于共角碘化铅八面体的相对两侧，二维钙钛矿单层的化学式为B2An‑1PbnI3n+1，且有机配体B的碳原子数大于有机配体A；本发明基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池具有环境稳定性高和光电转换效率高的优点。

Description

基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明属于半导体光电子器件领域，涉及一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池及其制备方法。
背景技术
太阳能由于不会对环境造成任何污染，且取之不尽，用之不竭，其作为一种新型能源，已经得到了全球各国的认可。
太阳能的利用主要是通过太阳能电池发电，得益于高的荧光量子产率和电子迁移率，三维钙钛矿可广泛应用于太阳能电池等光电器件。随着三维钙钛矿太阳能电池效率的不断提高，其稳定性也受到了越来越多的关注。二维钙钛矿具有比三维钙钛矿更好的耐潮湿特性，使得二维钙钛矿的环境稳定性远高于三维钙钛矿。
目前，基于复合二维钙钛矿的LED和太阳能电池已成功研制，但是基于旋涂法制备的复合二维钙钛矿薄膜存在大量的界面缺陷，这些缺陷会捕获电子和空穴降低太阳能电池的光电转换效率。
因此，提供一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池及其制备方法，以提高器件的环境稳定性及器件的光电转换效率，实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池及其制备方法，用于解决现有技术中钙钛矿太阳能电池所面临的环境稳定性及光电转换效率的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，所述太阳能电池包括基板、第一电极层、第一导电传输层、二维钙钛矿单晶、第二导电传输层及第二电极层；其中，所述二维钙钛矿单晶包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；所述二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n-1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且所述二维钙钛矿单层均具有相同的n值，所述有机配体A嵌入所述共角碘化铅八面体空隙，所述有机配体B分别位于所述共角碘化铅八面体的相对两侧，所述二维钙钛矿单层的化学式为B2An-1PbnI3n+1，且所述有机配体B的碳原子数大于所述有机配体A。
可选地，所述有机配体A包括CH3NH3 +；所述有机配体B包括C4H9NH3 +或C8H9NH3 +。
可选地，N的取值范围包括N≥10；所述二维钙钛矿单晶的厚度范围包括50nm～150nm。
可选地，n的取值范围包括n＝3或n＝4。
可选地，所述二维钙钛矿单晶具有远离所述基板表面的水平面。
可选地，所述基板包括石英基板；所述第一电极层包括FTO层、ITO层、AZO层、ICO层及IWO层中的一种或组合；所述第二电极层包括金层、铝层、铜层、钼层、钛层、银层、钽层、钨层、铬层及铂层中的一种或组合。
可选地，所述第一导电传输层包括空穴传输层，所述第二导电传输层包括电子传输层，或所述第一导电传输层包括电子传输层，所述第二导电传输层包括空穴传输层。
可选地，所述空穴传输层包括PEDT：PSS层、PEODT：PSS层、Spiro-OMeTAD层、PTAA层、NiO层、CuSCN层及P3HT层中的一种或组合；所述电子传输层包括PC61BM层、SnO2层、TiO2层及ZnO层中的一种或组合。
本发明还提供一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
提供基板；
于所述基板上形成第一电极层；
于所述第一电极层上形成第一导电传输层；
于所述第一导电传输层上形成二维钙钛矿单晶，所述二维钙钛矿单晶包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；所述二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n-1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且所述二维钙钛矿单层均具有相同的n值，所述有机配体A嵌入所述共角碘化铅八面体空隙，所述有机配体B分别位于所述共角碘化铅八面体的相对两侧，所述二维钙钛矿单层的化学式为B2An-1PbnI3n+1，且所述有机配体B的碳原子数大于所述有机配体A；
于所述二维钙钛矿单晶上形成第二导电传输层；
于所述第二导电传输层上形成第二电极层。
可选地，所述有机配体A包括CH3NH3 +；所述有机配体B包括C4H9NH3 +或C8H9NH3 +。
可选地，于所述第一导电传输层上形成所述二维钙钛矿单晶的步骤包括：
采用前驱体溶液自组装结晶法，形成块状二维钙钛矿单晶；
采用机械剥离法，从所述块状二维钙钛矿单晶上剥离获得层状的所述二维钙钛矿单晶；
采用干法转移，将层状的所述二维钙钛矿单晶转移至所述第一导电传输层上。
可选地，采用原子力显微镜获得N≥10的所述二维钙钛矿单晶；采用原子力显微镜获得厚度范围包括50nm～150nm的所述二维钙钛矿单晶。
可选地，形成的所述二维钙钛矿单层中n的取值范围包括n＝3或n＝4。
可选地，形成所述第一电极层的方法包括磁控溅射法；形成的所述第一电极层包括FTO层、ITO层、AZO层、ICO层及IWO层中的一种或组合；形成所述第二电极层的方法包括热蒸发法；形成的所述第二电极层包括金层、铝层、铜层、钼层、钛层、银层、钽层、钨层、铬层及铂层中的一种或组合。
可选地，形成所述第一导电传输层及第二导电传输层的方法包括旋涂法；形成的所述第一导电传输层包括空穴传输层，形成的所述第二导电传输层包括电子传输层，或形成的所述第一导电传输层包括电子传输层，形成的所述第二导电传输层包括空穴传输层。
可选地，形成的所述空穴传输层包括PEDT：PSS层、PEODT：PSS层、Spiro-OMeTAD层、PTAA层、NiO层、CuSCN层及P3HT层中的一种或组合；形成的所述电子传输层包括PC61BM层、SnO2层、TiO2层及ZnO层中的一种或组合。
如上所述，本发明的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池及其制备方法，利用二维钙钛矿单晶作为太阳能电池的光吸收材料，其中，二维钙钛矿单晶包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n-1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且二维钙钛矿单层均具有相同的n值，有机配体A嵌入共角碘化铅八面体空隙，有机配体B分别位于共角碘化铅八面体的相对两侧，二维钙钛矿单层的化学式为B2An-1PbnI3n+1，且有机配体B的碳原子数大于有机配体A；二维钙钛矿单晶中的大体积有机配体B可以有效地隔绝水分子，从而提高太阳能电池的环境稳定性；二维钙钛矿单晶由大面积的n值相同的二维钙钛矿单层组成，使得二维钙钛矿单晶的界面缺陷少，电子和空穴不易被缺陷捕获，从而提高太阳能电池的光电转换效率高；二维钙钛矿单晶表面平整，有利于在二维钙钛矿单晶表面上制备高质量的导电传输层及电极层，以进一步的提高太阳能电池的光电转换效率；从而本发明基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池具有环境稳定性高和光电转换效率高的优点。
附图说明
图1显示为三维钙钛矿的二维结构示意图。
图2a～图2c显示为本发明中的N值为2，n值分别为1、2、3的二维钙钛矿单层的二维结构示意图。
图3显示为本发明中的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池的制备工艺流程示意图。
图4显示为本发明中的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池的结构示意图。
元件标号说明
100 基板
200 第一电极层
300 第一导电传输层
400 二维钙钛矿单晶
410、420、430 二维钙钛矿单层
500 第二导电传输层
600 第二电极层
具体实施方式
参阅图1，三维钙钛矿由共角卤化铅八面体，如PbI6 4-、PbBr6 4-和PbCl6 4-，以及嵌入共角卤化铅八面体空隙的小体积有机配体构成，如CH3NH3+。若利用无法嵌入共角八面体空隙的大体积有机配体，如C4H9NH3+和C8H9NH3+，替代部分小体积有机配体，则可将三维钙钛矿分隔成二维钙钛矿，参阅图2a～图2c。由于大体积有机配体可以有效地隔绝水分子，因此二维钙钛矿的环境稳定性远高于三维钙钛矿。但基于旋涂法制备的复合二维钙钛矿薄膜，由于大体积有机配体在整个薄膜内的分布不均，使得二维钙钛矿单晶中的二维钙钛矿单层是由多种卤化铅单层数不同的小片钙钛矿层构成。因此，复合钙钛矿薄膜存在大量的界面缺陷，这些缺陷会捕获电子和空穴降低太阳能电池的光电转换效率。
本发明提供采用前驱体溶液自组装结晶法制备由大面积的碘化铅单层数相同的二维钙钛矿单层所组成的二维钙钛矿单晶，该二维钙钛矿单晶可以利用机械剥离及干法转移到基底上，且由于该单晶界面缺陷少、表面平整，因此基于该单晶制备的太阳能电池不仅可以提高器件的环境稳定性，且可以提高器件的光电转换效率。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2～图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
参阅图4，本实施例提供一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，所述太阳能电池包括基板100、第一电极层200、第一导电传输层300、二维钙钛矿单晶400、第二导电传输层500及第二电极层600。其中，所述二维钙钛矿单晶400包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；所述二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n-1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且所述二维钙钛矿单层均具有相同的n值，所述有机配体A嵌入所述共角碘化铅八面体空隙，所述有机配体B分别位于所述共角碘化铅八面体的相对两侧，所述二维钙钛矿单层的化学式为B2An-1PbnI3n+1，且所述有机配体B的碳原子数大于所述有机配体A，如图2a～图2c所示，分别显示为N值为2，且n值为1的二维钙钛矿单层410、n值为2的二维钙钛矿单层420及n值为3的二维钙钛矿单层430的二维结构示意图。
本实施例的所述二维钙钛矿单晶400，具有大体积的所述有机配体B，可有效地隔绝水分子，从而提高所述太阳能电池的环境稳定性；所述二维钙钛矿单晶400由大面积的n值相同的所述二维钙钛矿单层组成，使得所述二维钙钛矿单晶400的界面缺陷少，电子和空穴不易被缺陷捕获，从而提高所述太阳能电池的光电转换效率，以提供基于二维钙钛矿单晶的、环境稳定性高和光电转换效率高的所述太阳能电池。
作为示例，所述有机配体A包括CH3NH3 +；所述有机配体B包括C4H9NH3 +或C8H9NH3 +。
具体的，所述二维钙钛矿单层中的n值的大小是由大体积的所述有机配体B和小体积的所述有机配体A的比例决定的，根据需要，可进行选择。所述有机配体B，可有效地隔绝水分子，从而提高所述太阳能电池的环境稳定性。本实施例中，所述有机配体A采用CH3NH3 +，所述有机配体B采用C4H9NH3 +，但并非局限于此，所述有机配体B还可采用C8H9NH3 +，此处不作过分限制。
作为示例，N的取值范围包括N≥10；所述二维钙钛矿单晶400的厚度范围包括50nm～150nm。
具体的，N的取值范围包括N≥10，如15、20等，以提供具有一定厚度的吸光材料层，其中，N的取值的大小与n的取值的大小成反比，根据需要的所述二维钙钛矿单晶400的厚度以及采用的所述二维钙钛矿单层中的n值的大小，可对N的取值进行选择。其中，所述二维钙钛矿单晶400的厚度范围可包括50nm～150nm中的任一界限值，如包括约为80nm、100nm、120nm等。本实施例中，所述二维钙钛矿单晶400的厚度约为100nm，但并非局限于此。
作为示例，n的取值范围包括n＝3或n＝4。
具体的，所述二维钙钛矿单层中的n值的大小是由大体积的所述有机配体B和小体积的所述有机配体A的比例决定，当n的取值过小时，即大体积的所述有机配体B过多时，会降低电子迁移率，进而降低光电转换效率，但当n的取值过大时，即大体积的所述有机配体B过少时，会降低环境稳定性，因此，为了平衡所述太阳能电池的光电转换效率和环境稳定性，优选n＝3或n＝4，但并非局限于此，具体可根据需要进行选择。
作为示例，所述二维钙钛矿单晶400具有远离所述基板100表面的水平面。
具体的，当所述二维钙钛矿单晶400具有远离所述基板100表面的水平面时，所述二维钙钛矿单晶400表面平整，从而有利于在所述二维钙钛矿单晶400上制备高质量的所述第二导电传输层500及第二电极层600，以进一步的提高所太阳能电池的光电转换效率。
作为示例，所述基板100包括石英基板；所述第一电极层200包括FTO层、ITO层、AZO层、ICO层及IWO层中的一种或组合；所述第二电极层600包括金层、铝层、铜层、钼层、钛层、银层、钽层、钨层、铬层及铂层中的一种或组合。
具体的，所述基板100优选具有良好的透光性的石英基板，但并非局限于此，也可采用其他具有透光性的玻璃基板，此处不作过分限制。其中，所述第一电极层200优选采用透光性良好的所述FTO，但并非局限于此，根据需要也可采用如FTO层、ITO层、AZO层、ICO层及IWO层中的一种或组合，当然，所述第一电极层200也可采用具有透光性的薄膜金属层，如金层、铝层、铜层、钼层、钛层、银层、钽层、钨层、铬层及铂层中的一种或组合，此处不作过分限制。同理，所述第二电极600的选择可参阅所述第一电极层200，此处不作赘述。本实施例中，优选所述基板100采用所述石英基板，所述第一电极层200采用所述FTO层，所述第二电极层600采用金层，但并非局限于此。
作为示例，所述第一导电传输层300包括空穴传输层，所述第二导电传输层500包括电子传输层，或所述第一导电传输层300包括电子传输层，所述第二导电传输层500包括空穴传输层。
具体的，所述太阳能电池可包括太阳光谱先穿过空穴传输层的反式结构，或太阳光谱先穿过电子传输层的正式结构，具体可根据需要进行选择，即图4中的所述第一导电传输层300可为空穴传输层，所述第二导电传输层500可为电子传输层，或所述第一导电传输层300可为电子传输层，所述第二导电传输层500可为空穴传输层。本实施例中的所述太阳能电池采用反式结构，因此所述第一导电传输层300为空穴传输层，所述第二导电传输层500为电子传输层，所述第一电极层200为正电极，所述第二电极层600为负电极，但并非局限于此。
作为示例，所述空穴传输层包括PEDT：PSS层、PEODT：PSS层、Spiro-OMeTAD层、PTAA层、NiO层、CuSCN层及P3HT层中的一种或组合；所述电子传输层包括PC61BM层、SnO2层、TiO2层及ZnO层中的一种或组合。
具体的，所述空穴传输层及所述电子传输层的材质的选择，可根据所述太阳能电池的结构及需求进行选择，本实施例中，所述空穴传输层采用PEDT：PSS层，所述电子传输层采用PC61BM层，但并非局限在于此。
参阅图3及图4，本实施例还提供一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池的制备方法，具体包括以下步骤：
提供基板100；
于所述基板100上形成第一电极层200；
于所述第一电极层200上形成第一导电传输层300；
于所述第一导电传输层300上形成二维钙钛矿单晶400，所述二维钙钛矿单晶400包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；所述二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n-1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且所述二维钙钛矿单层均具有相同的n值，所述有机配体A嵌入所述共角碘化铅八面体空隙，所述有机配体B分别位于所述共角碘化铅八面体的相对两侧，所述二维钙钛矿单层的化学式为B2An-1PbnI3n+1，且所述有机配体B的碳原子数大于所述有机配体A；
于所述二维钙钛矿单晶400上形成第二导电传输层500；
于所述第二导电传输层500上形成第二电极层600。
作为示例，所述有机配体A包括CH3NH3 +；所述有机配体B包括C4H9NH3 +或C8H9NH3 +。
作为示例，于所述第一导电传输层300上形成所述二维钙钛矿单晶400的步骤包括：
采用前驱体溶液自组装结晶法，形成块状二维钙钛矿单晶；
采用机械剥离法，从所述块状二维钙钛矿单晶上剥离获得层状的所述二维钙钛矿单晶400；
采用干法转移，将层状的所述二维钙钛矿单晶400转移至所述第一导电传输层300上。
作为示例，采用原子力显微镜获得N≥10的所述二维钙钛矿单晶400；采用原子力显微镜获得厚度范围包括50nm～150nm的所述二维钙钛矿单晶400。
作为示例，形成的所述二维钙钛矿单层中n的取值范围包括n＝3或n＝4。
作为示例，形成所述第一电极层200的方法包括磁控溅射法；形成的所述第一电极层200包括FTO层、ITO层、AZO层、ICO层及IWO层中的一种或组合；形成所述第二电极层600的方法包括热蒸发法；形成的所述第二电极600包括金层、铝层、铜层、钼层、钛层、银层、钽层、钨层、铬层及铂层中的一种或组合。
作为示例，形成所述第一导电传输层300及第二导电传输层500的方法包括旋涂法；形成的所述第一导电传输层300包括空穴传输层，形成的所述第二导电传输层500包括电子传输层，或形成的所述第一导电传输层300包括电子传输层，形成的所述第二导电传输层500包括空穴传输层。
有关所述太阳能电池的结构、材质可参阅上述有关所述太阳能电池的介绍，此处不作赘述。以下通过具体的实施例，介绍有关所述太阳能电池的制备，但并非局限于此，可根据具体需要进行选择，可包括以下步骤：
以碘化铅(PbI2)、甲胺氢碘酸盐(CH3NH2·HI)、丁胺氢碘酸盐(C4H9NH2·HI)为前驱体，利用前驱体溶液自组装结晶法，制备块状二维钙钛矿单晶，其中，后续形成的二维钙钛矿单层中的碘化铅单层数n的取值，通过甲胺氢碘酸盐和丁胺氢碘酸盐的比例控制；
利用机械剥离法，用胶带从上述得到的块状二维钙钛矿单晶上剥离下由数十层二维钙钛矿单层组成的层状的二维钙钛矿单晶，并利用原子力显微镜，选择合适厚度的二维钙钛矿单晶；
利用磁控溅射法，在石英基板上沉积掺杂氟的二氧化锡层(FTO)；
将13毫克/毫升的聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)水溶液(PEDT：PSS)，以5000转/分钟的转速旋涂到掺杂氟的二氧化锡层上，获得聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)层；
通过干法转移，将上述剥离下来的二维钙钛矿单晶转移到聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)上；
将20毫克/毫升的[6,6]-苯基C61丁酸甲酯氯苯溶液(PC61BM)，以1000转/分钟的转速旋涂到二维钙钛矿单晶上，获得[6,6]-苯基C61丁酸甲酯层；
利用热蒸发法，在[6,6]-苯基C61丁酸甲酯层上沉积金电极。
综上所述，本发明基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池及其制备方法，利用二维钙钛矿单晶作为太阳能电池的光吸收材料，其中，二维钙钛矿单晶包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n-1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且二维钙钛矿单层均具有相同的n值，有机配体A嵌入共角碘化铅八面体空隙，有机配体B分别位于共角碘化铅八面体的相对两侧，二维钙钛矿单层的化学式为B2An-1PbnI3n+1，且有机配体B的碳原子数大于有机配体A；二维钙钛矿单晶中的大体积有机配体B可以有效地隔绝水分子，从而提高太阳能电池的环境稳定性；二维钙钛矿单晶由大面积的n值相同的二维钙钛矿单层组成，使得二维钙钛矿单晶的界面缺陷少，电子和空穴不易被缺陷捕获，从而提高太阳能电池的光电转换效率高；二维钙钛矿单晶表面平整，有利于在二维钙钛矿单晶表面上制备高质量的导电传输层及电极层，以进一步的提高太阳能电池的光电转换效率；从而本发明基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池具有环境稳定性高和光电转换效率高的优点。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，其特征在于：所述太阳能电池包括基板、第一电极层、第一导电传输层、二维钙钛矿单晶、第二导电传输层及第二电极层；其中，所述二维钙钛矿单晶包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；所述二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n-1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且所述二维钙钛矿单层均具有相同的n值，所述有机配体A嵌入所述共角碘化铅八面体空隙，所述有机配体B分别位于所述共角碘化铅八面体的相对两侧，所述二维钙钛矿单层的化学式为B2An-1PbnI3n+1，且所述有机配体B的碳原子数大于所述有机配体A。
2.根据权利要求1所述的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，其特征在于：所述有机配体A包括CH3NH3 +；所述有机配体B包括C4H9NH3 +或C8H9NH3 +。
3.根据权利要求1所述的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，其特征在于：N的取值范围包括N≥10；所述二维钙钛矿单晶的厚度范围包括50nm～150nm。
4.根据权利要求1所述的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，其特征在于：n的取值范围包括n＝3或n＝4。
5.根据权利要求1所述的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，其特征在于：所述二维钙钛矿单晶具有远离所述基板表面的水平面。
6.根据权利要求1所述的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，其特征在于：所述基板包括石英基板；所述第一电极层包括FTO层、ITO层、AZO层、ICO层及IWO层中的一种或组合；所述第二电极层包括金层、铝层、铜层、钼层、钛层、银层、钽层、钨层、铬层及铂层中的一种或组合。
7.根据权利要求1所述的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，其特征在于：所述第一导电传输层包括空穴传输层，所述第二导电传输层包括电子传输层，或所述第一导电传输层包括电子传输层，所述第二导电传输层包括空穴传输层。
8.根据权利要求7所述的基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池，其特征在于：所述空穴传输层包括PEDT：PSS层、PEODT：PSS层、Spiro-OMeTAD层、PTAA层、NiO层、CuSCN层及P3HT层中的一种或组合；所述电子传输层包括PC61BM层、SnO2层、TiO2层及ZnO层中的一种或组合。
9.一种基于二维钙钛矿单晶的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基板；
于所述基板上形成第一电极层；
于所述第一电极层上形成第一导电传输层；
于所述第一导电传输层上形成二维钙钛矿单晶，所述二维钙钛矿单晶包括N层二维钙钛矿单层，N≥2；所述二维钙钛矿单层包括n层共角碘化铅八面体、n-1层有机配体A及2层有机配体B，n≥1，且所述二维钙钛矿单层均具有相同的n值，所述有机配体A嵌入所述共角碘化铅八面体空隙，所述有机配体B分别位于所述共角碘化铅八面体的相对两侧，所述二维钙钛矿单层的化学式为B2An-1PbnI3n+1，且所述有机配体B的碳原子数大于所述有机配体A；
于所述二维钙钛矿单晶上形成第二导电传输层；
于所述第二导电传输层上形成第二电极层。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述有机配体A包括CH3NH3 +；所述有机配体B包括C4H9NH3 +或C8H9NH3 +。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，于所述第一导电传输层上形成所述二维钙钛矿单晶的步骤包括：
采用前驱体溶液自组装结晶法，形成块状二维钙钛矿单晶；
采用机械剥离法，从所述块状二维钙钛矿单晶上剥离获得层状的所述二维钙钛矿单晶；
采用干法转移，将层状的所述二维钙钛矿单晶转移至所述第一导电传输层上。
12.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：采用原子力显微镜获得N≥10的所述二维钙钛矿单晶；采用原子力显微镜获得厚度范围包括50nm～150nm的所述二维钙钛矿单晶。
13.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：形成的所述二维钙钛矿单层中n的取值范围包括n＝3或n＝4。
14.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：形成所述第一电极层的方法包括磁控溅射法；形成的所述第一电极层包括FTO层、ITO层、AZO层、ICO层及IWO层中的一种或组合；形成所述第二电极层的方法包括热蒸发法；形成的所述第二电极层包括金层、铝层、铜层、钼层、钛层、银层、钽层、钨层、铬层及铂层中的一种或组合。
15.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：形成所述第一导电传输层及第二导电传输层的方法包括旋涂法；形成的所述第一导电传输层包括空穴传输层，形成的所述第二导电传输层包括电子传输层，或形成的所述第一导电传输层包括电子传输层，形成的所述第二导电传输层包括空穴传输层。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于：形成的所述空穴传输层包括PEDT：PSS层、PEODT：PSS层、Spiro-OMeTAD层、PTAA层、NiO层、CuSCN层及P3HT层中的一种或组合；形成的所述电子传输层包括PC61BM层、SnO2层、TiO2层及ZnO层中的一种或组合。
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