钙钛矿材料凭借其独特的性能（如直接带隙、高吸收系数、窄带隙和高缺陷容忍度等）而成为从光伏到电致发光等领域的明星材料。钙钛矿太阳能电池的功率转换效率在10年内迅速从3.8%增加到24%以上,这主要是基于组分工程,钙钛矿薄膜生长控制和钙钛矿/传输层界面工程实现的。可以说,界面对于器件的效率和稳定性起着决定性作用,因为激子对的形成与解离,载流子的注入与复合,能级位置匹配以及离子的迁移都与界面或者晶界直接相关。对钙钛矿太阳能电池界面的优化及提高薄膜结晶性是提升钙钛矿太阳能电池综合性能的必要途径。基于反式器件结构,我们利用原子层沉积设备开发了脉冲水汽后处理工艺,在钙钛矿薄膜表面原位分解构建了MAPbI₃/PbI₂双层结构体。精确控制了PbI₂的分布位置并详细分析了其在不同器件结构中的作用。研究发现,在正式器件中,器件性能的提高主要是由于PbI₂对于表面缺陷的钝化作用,器件效率从19.47%提高到20.38%。更有意义的是,在反式结构器件中,碘化铅层的作用除了钝化表面缺陷之外,更重要的是扮演着能级匹配的角色,促进了电子的注入并阻止反向载流子重组,从而将反式器件的Voc从1.05 V提升到1.13 V,这是反式器件基于MAPbI₃/PCBM的钙钛矿太阳能电池的最高值。在正式器件结构中,我们发现通过适当的溶胶化过程可以有效提高SnO₂电子传输层的成膜性,并且可以通过不同的退火温度在SnO₂表面上引入氯元素。这样可以在界面处发生离子交换作用,一方面自发地钝化了钙钛矿下界面的部分缺陷,提高了平面器件结构中电子传输层与钙钛矿层之间的结合力,另一方面,通过离子交换作用进入到钙钛矿薄膜中的氯元素在后续的扩散升华过程中还促进了晶粒的纵向结晶生长。因此,通过原位离子交换和MACl促进薄膜结晶的协同作用,我们将正式器件的电压提高到了1.19 V,这是基于MAPbI₃体系的最高电压之一,器件效率达到了20.32%。