CN117684274A - 一种低维钙钛矿单晶材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于太阳能电池技术领域，公开一种低维钙钛矿单晶材料及其制备方法和应用；所述低维钙钛矿单晶材料的分子式为[(A1)+(A2)]BX3；A1位为4‑(2‑噻吩基)苄胺；A2位为2,3,5,6‑四氟‑7,7',8,8'‑四氰二甲基对苯醌；B位为Pb2+或Sn2+；X位为I‑、Cl‑、Br‑中的任意一种；其中，B位与X位形成BX3无机层，且BX3无机层被A1位和A2位分隔为一维链状结构。本发明制备方法的成本低廉，工艺简单；且制备获得的低维钙钛矿单晶材料结构规则长程有序，作为钙钛矿前驱液的添加剂制备成钙钛矿吸光层后，可以有效提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种低维钙钛矿单晶材料及其制备方法和应用。
背景技术
钙钛矿太阳能电池作为一种新型太阳能光电转换器件，具有高光电转换效率、低制备成本、易于集成和可柔性基底制备等特点，在光伏发电、光-储集成化和可穿戴自供能等领域有着巨大的发展前景。
钙钛矿太阳能电池的光活性层为有机-无机杂化钙钛矿材料ABX3，其中A为有机/无机阳离子，如CH3NH3 +、HC(NH2)2 +或Cs+等；B为金属阳离子Pb2+、Sn2+等；X为I-、Br-或Cl-卤素阴离子。现有技术中的钙钛矿材料多为三维钙钛矿材料，三维钙钛矿材料具有高光吸收系数、超长的载流子扩散距离、超高的载流子迁移率、以及吸光带隙可调等优点，其器件的光电转换效率已可与硅基光伏电池相比拟。然而，三维钙钛矿材料具有弱离子特性，材料中有机阳离子与卤素离子为弱氢键连接，在光、湿度、热或电场等条件下的工作稳定性较差，严重限制了钙钛矿材料的进一步发展和应用。
为此，本发明提供一种低维钙钛矿单晶材料及其制备方法和应用。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种低维钙钛矿单晶材料及其制备方法和应用。
本发明的一种低维钙钛矿单晶材料及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一个目的是提供一种低维钙钛矿单晶材料，A位由A1位和A2位组成，即低维钙钛矿单晶材料分子式为[(A1)+(A2)]BX3；
A1位为4-(2-噻吩基)苄胺阳离子；
A2位为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌；
B位为Pb2+或Sn2+；
X位为I-、Cl-、Br-中的任意一种；
其中，B位与X位形成BX3无机层，且BX3无机层被A1位和A2位分隔为一维链状结构；
A1位与A2位的摩尔比为1:1～1.3。
优选地，所述B位为Pb2+。
本发明的第二个目的是提供一种上述低维钙钛矿单晶材料的制备方法，包括以下步骤：
将A1源、A2源与B源加入至有机溶剂中，获得混合溶液A；
对所述混合溶液A进行加热搅拌处理，获得混合溶液B；
将所述混合溶液B进行降温处理，或将所述混合溶液B置于反溶剂中，析出的针状晶体即为所述低维钙钛矿单晶材料；
其中，所述B源为Pb2+的卤化物或Sn2+的卤化物；
所述A1源为4-(2-噻吩基)苄胺卤素盐；
X源由A1源与B源中的卤素离子共同提供。
优选地，所述A2源为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌。
优选地，所述A1源与所述A2源的摩尔比为1:1～1.3；
所述B源与所述A1源的摩尔比为1～1.3:1。
优选地，所述4-(2-噻吩基)苄胺卤素盐为4-(2-噻吩基)苄胺碘酸盐、4-(2-噻吩基)苄胺溴酸盐、4-(2-噻吩基)苄胺氯酸盐中的任意一种。
优选地，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、、二氯甲烷(DCM)和γ-丁内酯(GBL)中的任意一种或多种；
且所述有机溶剂与所述B源的用量比为1～3mmol:5mL。
优选地，所述加热搅拌处理的搅拌速率为500～5000r/min，处理时间为1～4h。
优选地，当采用降温处理的方式析出所述低维钙钛矿单晶材料时，所述加热搅拌处理的温度为115～125℃，以获得温度为115～125℃的混合溶液B；再以0.2℃/h的冷却速率，将温度为115～125℃的混合溶液B冷却至室温，即可在溶液中析出针状的所述低维钙钛矿单晶材料。
优选地，当采用置于反溶剂中的方式析出所述低维钙钛矿单晶材料时：
所述加热搅拌处理的温度为55～65℃，以获得温度为55～65℃的混合溶液B；
将反溶剂置于器皿A中；
将盛有所述温度为55～65℃的混合溶液B的器皿B置于盛有所述反溶剂的器皿A中，密封所述器皿A，于60～90℃下静置8～12天，即可在溶液中析出针状的所述低维钙钛矿单晶材料；
所述反溶剂为甲苯、乙醚、氯苯中的任意一种；
所述反溶剂与所述混合溶液B的体积比为90～110:1。
本发明的第三个目的是提供一种上述低维钙钛矿单晶材料在制备钙钛矿太阳能电池中的应用，所述低维钙钛矿单晶材料用于制备钙钛矿吸光层。
优选地，将上述制备的低维钙钛矿单晶作为添加剂加入钙钛矿前驱液中，制备钙钛矿太阳能电池。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明提供的低维钙钛矿单晶材料中，A位的分子由4-(2-噻吩基)苄胺阳离子、与2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌分子共同提供，故分子式为[(A1)+(A2)]BX3，B位为金属离子Pb2+或Sn2+，X位为卤素离子I-，Cl-，Br-，进一步该材料具有高载流子迁移率，所述制备方法采用溶液法制备，成本低廉，工艺简单；
本发明提供本发明提供高载流子迁移率低维钙钛矿单晶制备方法，所述制备方法在通过简单降温法和反溶剂法就可获得棒状晶体、无明显晶界，晶体缺陷态较少、结构规则长程有序的近完美的单晶材料；
本发明制备的低维钙钛矿单晶材料能够作为添加剂，将其加入钙钛矿前驱液中，获得改性钙钛矿前驱液，再将所述改性钙钛矿前驱液在电子传输层上形成钙钛矿吸光层，以作为钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿吸光层，可以有效的提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转换效率。
附图说明
图1为本发明制备的低维钙钛矿单晶材料的结构示意图；
图2为实施例1制备的低维钙钛矿单晶材料的XRD谱图；
图3为实施例1制备的低维钙钛矿单晶材料的紫外吸收光谱图。
具体实施方式
正如背景技术所述，三维钙钛矿材料具有弱离子特性，而导致三维钙钛矿材料所制成的器件在光、湿度、热或电场等条件下的工作稳定性较差，严重限制了钙钛矿材料的进一步发展和应用。本发明考虑到三维钙钛矿材料主要是由于材料中有机阳离子与卤素离子为弱氢键连接，在光、湿度、热或电场等条件下会加速有机阳离子的去质子化过程，导致器件的工作稳定性较差。基于此，本发明提出采用低维钙钛矿材料代替三维钙钛矿材料，低维钙钛矿材料在A位引入具有高疏水性长链的有机阳离子，同时长链有机分子间的范德瓦尔斯相互作用可增大A位有机分子的去吸附能，使低维钙钛矿材料的水、氧稳定性得到巨大提升，从而可以有效避免钙钛矿材料器件不稳定的情况发生。发明人在实验过程中发现，虽然低维钙钛矿能够提升器件的稳定性，但是制备的器件中间隔分子层的导电惰性和介电限域效应导致材料载流子迁移率低，导致制备的器件效率低，故本发明提供一种低维钙钛矿单晶材料及其制备方法和应用，使得制备的低维钙钛矿单晶材料能够用于各种钙钛矿太阳能电池的制备，且不仅能够提高制备获得的钙钛矿太阳能电池的稳定性，还能够保证钙钛矿太阳能电池的器件效率。下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供一种低维钙钛矿单晶材料，本发明考虑传统的钙钛矿材料ABX3主要是由于材料中有机阳离子与卤素离子为弱氢键连接，在光、湿度、热或电场等条件下会加速有机阳离子的去质子化过程，导致器件的工作稳定性较差。故本发明优选的对A位进行改进，通过在A位上引入具有高疏水性长链的有机阳离子，同时长链有机分子间的范德瓦尔斯相互作用可增大A位有机分子的去吸附能，使低维钙钛矿材料的水、氧稳定性得到巨大提升，从而可以有效避免钙钛矿材料器件不稳定的情况发生。
为了便于表述，可将本发明低维钙钛矿单晶材料ABX3中的A位看作是由A1位和A2位组成的，其中，A1位为4-(2-噻吩基)苄胺阳离子，A2位为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌，即本发明低维钙钛矿单晶材料ABX3中的A位由4-(2-噻吩基)苄胺阳离子与2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌分子共同提供，且A位的正一价由A1位的4-(2-噻吩基)苄胺阳离子提供，故其分子式为[(A1)+(A2)]BX3；A1位与A2位的摩尔比为1:1～1.3。且A1位的4-(2-噻吩基)苄胺阳离子作为给体；A2位的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌作为受体，通过A1位的4-(2-噻吩基)苄胺阳离子，与A2位的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌实现双极载流子传输，进而提高载流子迁移率。
本发明的低维钙钛矿单晶材料中的B位为Pb2+或Sn2+，X位为I-、Cl-、Br-中的任意一种，其中，B位与X位形成BX3无机层，且BX3无机层被A1位和A2位分隔为一维链状结构，且其结构示意图如图1所示，中间层为一维链状结构的BX3骨架，而A1位的分子与A2位的分子交替分布在BX3骨架的两侧。
本发明还提供一种上述低维钙钛矿单晶材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将A1源、A2源与B源加入至有机溶剂中，获得混合溶液A；
步骤2，对所述混合溶液A进行加热搅拌处理，获得混合溶液B；
步骤3，将所述混合溶液B进行降温处理，或将所述混合溶液B置于反溶剂中，析出的针状晶体即为所述低维钙钛矿单晶材料。
需要说明的是，本发明考虑到原料的获取难度、单晶生长产率、分子自组装位阻的因素，优选4-(2-噻吩基)苄胺卤化物作为A1源，以2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌作为A2源。
本发明为了避免引入其他离子，优选Pb2+的卤化物或Sn2+的卤化物作为B源，同时B源和A1源中均含有卤素离子，共同用于提供X源。
本发明考虑到A1源、A2源与B源的配比不合适，会容易引发晶体结构异构的情况发生，导致无法获得实际所需的低维钙钛矿单晶材料结构，故在本发明一个优选的实施例中，采用的A1源与A2源的摩尔比为1:1～1.3；B源与A1源的摩尔比为1～1.3:1。
本发明不限制有机溶剂的种类和用量，只要能够对上述A1源、A2源与B源均具有良好的溶解性能即可。在本发明一个优选的实施例中，采用的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、二氯甲烷(DCM)和γ-丁内酯(GBL)中的任意一种或多种。且在本发明另一个优选的实施例中，有机溶剂与B源的用量比为1～3mmol:5mL。
本发明通过加热搅拌处理以使A1源、A2源与B源充分溶解于有机溶剂中即可，故加热搅拌处理的搅拌速率和处理时间不做具体限制，可根据实际的加热温度进行调节。在本发明一个优选的实施例中，所述加热搅拌处理的搅拌速率为500～5000r/min，处理时间为1～4h。且在本发明另一个优选的实施例中，所述加热搅拌处理的搅拌速率为2000r/min，处理时间为2h。
本发明可通过不同的处理方式，使混合溶液B中析出针状晶体。当采用降温处理的方式析出所述低维钙钛矿单晶材料时，由于需要从某一温度开始进行降温，本发明优选的在加热搅拌处理时，就使混合溶液B达到该降温处理的起始温度，故本发明以115～125℃作为加热搅拌处理的处理温度，以获得温度为115～125℃的混合溶液B；再以0.2℃/h的冷却速率，将温度为115～125℃的混合溶液B冷却至室温，即可在溶液中析出针状的所述低维钙钛矿单晶材料。
当采用置于反溶剂中的方式析出所述低维钙钛矿单晶材料时，所述加热搅拌处理的温度为55～65℃，以获得温度为55～65℃的混合溶液B；将反溶剂置于器皿A中；将盛有所述温度为55～65℃的混合溶液B的器皿B置于盛有所述反溶剂的器皿A中，密封所述器皿A，于60～90℃下静置8～12天，即可在溶液中析出针状的所述低维钙钛矿单晶材料。
其中，本发明考虑到采用的反溶剂应当具有不溶解生成低维钙钛矿单晶的特点，故优选的采用的反溶剂选自甲苯、乙醚、氯苯中的任意一种；且反溶剂与混合溶液B的体积比为90～110:1。
本发明还提供一种低维钙钛矿单晶材料在制备钙钛矿太阳能电池中的应用，即以本发明上述制备的低维钙钛矿单晶材料作为添加剂，将其加入钙钛矿前驱液中，获得改性钙钛矿前驱液，再将所述改性钙钛矿前驱液在电子传输层上形成钙钛矿吸光层，以作为钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿吸光层。
实施例1
本实施例提供一种低维钙钛矿单晶材料，且其制备方法如下：
1)将0.1mmol的固体PbI2、0.1mmol的4-(2-噻吩基)苄胺碘酸盐、以及0.1mmol的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌加入至盛有0.5mL DMF的5mL小烧杯中，获得混合溶液A；
2)于60℃下，将上述混合溶液A搅拌溶解，混合溶液B；
3)取容量为20mL的大烧杯，加入5mL氯苯；
4)将上述盛有混合溶液B的5mL小烧杯置于上述盛有氯苯的20mL大烧杯中，将大烧杯封口，随后于60℃下静置10天，通过观察可以发现，在小烧杯中得到一种褐色针状晶体，该褐色针状晶体即为本实施例的低维钙钛矿单晶材料，且其分子式为[(C11H12NS)+(C12F4N4)]PbI3。
实施例2
本实施例提供一种低维钙钛矿单晶材料，且其制备方法如下：
1)将0.1mmol的固体PbI2、0.1mmol的4-(2-噻吩基)苄胺碘酸盐、以及0.1mmol的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌加入至盛有0.5mL DMF的5mL小烧杯中，获得混合溶液A；
2)于120℃下，将上述混合溶液A搅拌溶解，混合溶液B；
3)将上述盛有混合溶液B的烧杯置于恒温箱中，恒温箱初始温度为120℃，冷却速率为0.2℃/h，冷却至室温，在小烧杯中得到一种褐色针状晶体，该褐色针状晶体即为低维钙钛矿单晶材料，且其分子式为[(C11H12NS)+(C12F4N4)]PbI3。
实施例3
本实施例提供一种低维钙钛矿单晶材料，且其制备方法如下：
1)将0.1mmol的固体PbBr2、0.1mmol的4-(2-噻吩基)苄胺溴酸盐、以及0.1mmol的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌加入至盛有0.5mL DMF的5mL小烧杯中，获得混合溶液A；
2)于60℃下，将上述混合溶液A搅拌溶解，混合溶液B；
3)取容量为20mL的大烧杯，加入5mL氯苯；
4)将上述盛有混合溶液B的5mL小烧杯置于上述盛有氯苯的20mL大烧杯中，将大烧杯封口，随后于60℃下静置10天，通过观察可以发现，在小烧杯中得到一种褐色针状晶体，该褐色针状晶体即为本实施例的低维钙钛矿单晶材料，且其分子式为[(C11H12NS)+(C12F4N4)]PbBr3。
实施例4
本实施例提供一种低维钙钛矿单晶材料，且其制备方法如下：
1)将0.1mmol的固体PbBr2、0.1mmol的4-(2-噻吩基)苄胺溴酸盐、以及0.1mmol的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌加入至盛有0.5mL DMF的5mL小烧杯中，获得混合溶液A；
2)于120℃下，将上述混合溶液A搅拌溶解，混合溶液B；
3)将上述盛有混合溶液B的烧杯置于恒温箱中，恒温箱初始温度为120℃，冷却速率为0.2℃/h，冷却至室温，在小烧杯中得到一种褐色针状晶体，该褐色针状晶体即为低维钙钛矿单晶材料，且其分子式为[(C11H12NS)+(C12F4N4)]PbBr3。
实施例5
本实施例提供一种低维钙钛矿单晶材料，且其制备方法如下：
1)将0.1mmol的固体SnI2、0.1mmol的4-(2-噻吩基)苄胺碘酸盐、以及0.1mmol的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌加入至盛有0.5mL DMSO的5mL小烧杯中，获得混合溶液A；
2)于60℃下，将上述混合溶液A搅拌溶解，混合溶液B；
3)取容量为20mL的大烧杯，加入5mL氯苯；
4)将上述盛有混合溶液B的5mL小烧杯置于上述盛有氯苯的20mL大烧杯中，将大烧杯封口，随后于60℃下静置10天，通过观察可以发现，在小烧杯中得到一种褐色针状晶体，该褐色针状晶体即为本实施例的低维钙钛矿单晶材料，且其分子式为[(C11H12NS)+(C12F4N4)]SnI3。
实施例6
本实施例提供一种低维钙钛矿单晶材料，且其制备方法如下：
1)将0.1mmol的固体SnI2、0.1mmol的4-(2-噻吩基)苄胺碘酸盐、以及0.1mmol的2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌加入至盛有0.5mL DMSO的5mL小烧杯中，获得混合溶液A；
2)于120℃下，将上述混合溶液A搅拌溶解，混合溶液B；
3)将上述盛有混合溶液B的烧杯置于恒温箱中，恒温箱初始温度为120℃，冷却速率为0.2℃/h，冷却至室温，在小烧杯中得到一种褐色针状晶体，该褐色针状晶体即为低维钙钛矿单晶材料，且其分子式为[(C11H12NS)+(C12F4N4)]SnI3。
实施例7
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，包括玻璃基底、以及玻璃基底上依次叠层设置的导电层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及对电极。且其制备方法如下：
在玻璃基底上沉积ITO作为导电层，在上述ITO导电层上沉积TiO2薄膜作为电子传输层，TiO2或SnO2薄膜采用旋涂纳米颗粒分散液旋涂退火制备，厚度为30～50nm。在电子传输层上制备钙钛矿吸光层，然后沉积Spiro-OMeTAD作为空穴传输层，空穴传输层厚度为150～200nm，最后再沉积金属Au作为对电极，Au电极厚度为70～120nm，即获得钙钛矿太阳能电池。
本实施例中，通过以下步骤制备钙钛矿吸光层：
以实施例1制备的低维钙钛矿单晶材料作为添加剂，将其加入钙钛矿前驱液中，钙钛矿前驱液为FAPbI3单晶溶解获得，低维钙钛矿单晶材料添加量为3％摩尔比例，获得改性钙钛矿前驱液，再将所述改性钙钛矿前驱液在电子传输层上形成钙钛矿吸光层，以作为钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿吸光层。
实施例8
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，且本实施例与实施例7的区别仅在于：
本实施例以实施例2制备的低维钙钛矿单晶材料作为添加剂。
实施例9
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，且本实施例与实施例7的区别仅在于：
本实施例以实施例3制备的低维钙钛矿单晶材料作为添加剂。
实施例10
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，且本实施例与实施例7的区别仅在于：
本实施例以实施例4制备的低维钙钛矿单晶材料作为添加剂。
实施例11
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，且本实施例与实施例7的区别仅在于：
本实施例中，电子传输层为SnO2薄膜。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：
仅以4-(2-噻吩基)苄胺碘作为A位材料，即不添加2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于：
仅以2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌作为A位材料，即不添加4-(2-噻吩基)苄胺碘。
对比例3
本对比例与实施例7的区别仅在于：
本对比例以对比例1制备的低维钙钛矿单晶材料作为添加剂。
对比例4
本对比例与实施例7的区别仅在于：
本对比例以对比例2制备的低维钙钛矿单晶材料作为添加剂。
对比例5
本对比例与实施例7的区别仅在于：
本对比例不添加添加剂，即直接以钙钛矿前驱液制成钙钛矿吸光层。
实验部分
(一)XRD测试
本发明以实施例1制备的低维钙钛矿单晶材料为例，对其进行了XRD测试，且其测试结果如图2所示。
且由图2可以看出，该晶体主体衍射峰为7.3°和14.6°，该晶体不存在金属卤化物的衍射峰，同时也不存在有机材料晶体衍射峰，说明此晶体材料为有别于原材料的新型晶体结构。
(二)紫外吸收光谱测试
本发明以实施例1制备的低维钙钛矿单晶材料为例，对其进行了UV-vis吸收测试，且其测试结果如图3所示。
且由图3可以看出，400nm左右有一个强吸收峰，该吸收峰源于有机分子复合物，说明单晶材料中有机分子复合物有序排列，510nm左右的吸收源于链状无机层的吸收，以上分析表面有机分子间隔低维单晶材料的成功制备。
(三)光电转化效率测试
本发明以实施例7-10、以及对比例3-5制备的钙钛矿太阳能电池为例，分别对其光电转化效率进行测试，且测试结果如表1所示。
表1光电转化效率测试结果
| 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | |
| 光电转化效率 | 22.38％ | 22.88％ | 21.17％ | 21.56％ | 18.13％ | 14.68％ | 19.65％ |
根据表1可以看出，实施例7-10制备得到的钙钛矿太阳能电池的光电转化效率可达22％以上。其中，对比例1形成了单间隔分子A的低维钙钛矿，对比例2未能形成钙钛矿结构，对比例3、4、5与实施例7、8、9相比，未添加制备低维钙钛矿添加剂，器件效率较低，产生差距原因是低维钙钛矿添加能钝化晶界处缺陷，同时晶界处存在的高载流子迁移率低维钙钛矿有利于载流子传输。本申请通过构建给体-受体分子复合物作为低维钙钛矿分子间隔层，通过构建双极性载流子传输通道，开辟了新的载流子传输通道，弥补了传统单一电学惰性间隔分子构成低维钙钛矿载流子迁移率低的不足。
显然，上述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种低维钙钛矿单晶材料，其分子式为ABX3，其特征在于，A位由A1位和A2位组成，即所述低维钙钛矿单晶材料的分子式为[(A1)+(A2)]BX3；
A1位为4-(2-噻吩基)苄胺阳离子；
A2位为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌；
B位为Pb2+或Sn2+；
X位为I-、Cl-、Br-中的任意一种；
其中，B位与X位形成BX3无机层，且BX3无机层被A1位和A2位分隔为一维链状结构；
A1位与A2位的摩尔比为1:1～1.3。
2.如权利要求1所述的低维钙钛矿单晶材料，其特征在于，所述B位为Pb2+。
3.一种权利要求1-2任意一项所述的低维钙钛矿单晶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将A1源、A2源与B源加入至有机溶剂中，获得混合溶液A；
对所述混合溶液A进行加热搅拌处理，获得混合溶液B；
将所述混合溶液B进行降温处理，或将所述混合溶液B置于反溶剂中，析出的针状晶体即为所述低维钙钛矿单晶材料；
其中，所述B源为Pb2+的卤化物或Sn2+的卤化物；
所述A1源为4-(2-噻吩基)苄胺卤素盐；
X源由A1源与B源中的卤素离子共同提供。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述A2源为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌；
所述A1源与所述A2源的摩尔比为1:1～1.3；
所述B源与所述A1源的摩尔比为1～1.3:1。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述4-(2-噻吩基)苄胺卤素盐为4-(2-噻吩基)苄胺碘酸盐、4-(2-噻吩基)苄胺溴酸盐、4-(2-噻吩基)苄胺氯酸盐中的任意一种。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氯甲烷和γ-丁内酯中的任意一种或多种；
且所述有机溶剂与所述B源的用量比为1～3mmol:5mL。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述加热搅拌处理的搅拌速率为500～5000r/min，处理时间为1～4h。
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当采用降温处理的方式析出所述低维钙钛矿单晶材料时，所述加热搅拌处理的温度为115～125℃，以获得温度为115～125℃的混合溶液B；再以0.2℃/h的冷却速率，将温度为115～125℃的混合溶液B冷却至室温，即可在溶液中析出针状的所述低维钙钛矿单晶材料。
9.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，当采用置于反溶剂中的方式析出所述低维钙钛矿单晶材料时：
所述加热搅拌处理的温度为55～65℃，以获得温度为55～65℃的混合溶液B；
将反溶剂置于器皿A中；
将盛有所述温度为55～65℃的混合溶液B的器皿B置于盛有所述反溶剂的器皿A中，密封所述器皿A，于60～90℃下静置8～12天，即可在溶液中析出针状的所述低维钙钛矿单晶材料；
所述反溶剂为甲苯、乙醚、氯苯中的任意一种；
所述反溶剂与所述混合溶液B的体积比为90～110:1。
10.一种权利要求1-2任意一项所述的低维钙钛矿单晶材料在制备钙钛矿太阳能电池中的应用，其特征在于，所述低维钙钛矿单晶材料用于制备钙钛矿吸光层。
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