Ученые НИУ ВШЭ нашли способ приручить йод
Ученые МИЭМ ВШЭ совместно с коллегами из Китая нашли способ повысить долговечность перовскитных солнечных батарей. Они решили проблему с утечкой йода из материала. Для этого в перовскит добавили молекулы четвертичного аммония, которые образуют прочную электростатическую пару с ионами йода и фиксируют их в кристалле. Теперь элементы сохраняют более 92% мощности после тысячи часов работы при 85 °C. Исследование опубликовано в журнале Advanced Energy Materials.
Перовскиты — это материалы с особой кристаллической структурой, в которой атомы свинца и галогенов (например, йода) соединены с небольшими органическими или неорганическими ионами. Такая решетка хорошо поглощает свет и эффективно превращает его в электричество. За 10 лет перовскитные солнечные элементы превратились из лабораторного эксперимента в направление солнечной энергетики. Потенциально их можно производить дешевле, чем кремниевые аналоги, и по эффективности они почти догнали их.
Лучшие результаты показывают перовскиты с йодом, достигающие более 26% КПД. Это связано с тем, что их энергетическая структура хорошо подходит для поглощения солнечного света и улавливания значительной части излучения. Заряженные частицы в таком кристалле живут дольше, могут проходить большие расстояния и меньше теряются из-за дефектов структуры, что минимизирует потери заряда. Однако у йодидных перовскитов есть и недостаток: при длительном действии освещения и нагрева их кристаллическая решетка теряет йод, который разрушает металлические контакты. Из-за этого батарея постепенно деградирует, и ее эффективность снижается.
Проблему пытались решить, укрепляя кристаллы или добавляя молекулы, которые удерживают йод с помощью водородных связей. Но такие связи недостаточно прочные и плохо удерживают йод при длительной работе устройства. Казалось бы, логично использовать более сильные связи — электростатические, при которых положительно заряженная молекула удерживает отрицательно заряженный йод прочнее. Но было неясно, как встроить такие молекулы в кристаллическую решетку перовскита, не нарушив ее.
В новом исследовании ученые МИЭМ ВШЭ, Восточно-Китайского педагогического университета, Нормального университета Хэньяна и Университета Нинбо нашли способ электростатически удерживать йод внутри структуры перовскита и повысить устойчивость солнечных элементов к длительному освещению и нагреву.
Сначала исследователи провели теоретические расчеты, чтобы подобрать молекулы, которые смогут лучше всего удерживать трийодид-ион (I₃⁻). Наиболее эффективными оказались четвертичные аммонии — молекулы, у которых атом азота полностью окружен углеводородными группами. Такая конфигурация позволяет надежно удерживать трийодид, поэтому в дальнейших экспериментах ученые использовали тетрабутиламмоний-йодид (TBAI).
В экспериментальной части исследователи ввели TBAI в раствор, из которого формируются перовскитные пленки, и сравнили такие пленки с контрольными — без добавки. Пленки с TBAI сохраняли структуру и химическую стабильность при свете и нагреве, тогда как контрольные постепенно разрушались. Это видно по количеству металлического свинца — индикатора распада перовскита: после 250 часов света и нагрева его содержание в улучшенных пленках почти не изменилось, а в контрольных выросло примерно в полтора раза. Кроме того, в пленках с TBAI удалось почти полностью остановить миграцию йода и меди между слоями.
Затем ученые испытали полноценные солнечные элементы. Добавка TBAI не только предотвратила деградацию, но и улучшила сам материал: зерна перовскита стали более крупными и упорядоченными, число дефектов сократилось, а эффективность солнечного элемента выросла с 24,14 до 26,23%. Для современных перовскитных устройств, которые работают близко к своим физическим пределам, такой прирост существенен. Также добавка заметно повысила стабильность перовскитов: после 1000 часов работы при 85 °C устройства с TBAI сохранили 92,5% начальной эффективности, тогда как контрольное устройство деградировало до 43,8% уже через 288 часов.
Авторы работы надеются, что такой способ управления электростатическими силами в перовските поможет создавать более долговечные солнечные элементы.
Андрей Васенко
«В теории такой подход можно применить и к другим типам галогенидных перовскитов, например к материалам, где йод сочетается с бромом. Это позволит разрабатывать солнечные батареи, которые будут сочетать высокую эффективность и устойчивость к нагреву», — комментирует профессор МИЭМ НИУ ВШЭ Андрей Васенко.
Исследование выполнено в рамках проекта «Разработка высокоэффективных и стабильных перовскитных солнечных элементов».
Вам также может быть интересно:
Ученые ФКН ВШЭ представили исследования в области тензорных методов на международной конференции в Китае
Исследователи Института искусственного интеллекта и цифровых наук факультета компьютерных наук НИУ ВШЭ приняли участие в Международной конференции-школе по тензорным методам в математике и вычислениях для искусственного интеллекта (3rd Conference-School on Tensor Methods in Mathematics and Artificial Intelligence Computing). Мероприятие прошло в конце октября в Шэньчжэне (Китай). Одна из работ ученых института получила награду Best Poster Award и вошла в число пяти лучших постеров конференции.
Исследователи НИУ ВШЭ с помощью iFORA показали, куда движется Индустрия 4.0
Высшая школа экономики представила возможности системы интеллектуального анализа больших данных iFORA на форуме Kazan Digital Week. Исследователи проанализировали технологические возможности и угрозы для Индустрии 4.0. С докладом выступил директор Центра стратегической аналитики и больших данных ИСИЭЗ НИУ ВШЭ Константин Вишневский.
«Демографы не боятся заглянуть в будущее»
Один из стратегических технологических проектов (СТП), реализуемых в НИУ ВШЭ, — «Национальный центр социально-экономического и научно-технологического прогнозирования». В рамках этого СТП научные коллективы разрабатывают прогнозы развития различных отраслей. Что представляет собой прогноз в сфере демографии, какие факторы учитываются его авторами и как можно будет использовать его результаты, «Вышке.Главное» рассказал директор Института демографии имени А.Г. Вишневского НИУ ВШЭ Михаил Денисенко.
Физики научили ИИ настраивать пучок частиц в ускорителе
Исследователи Института искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ и Института ядерной физики СО РАН разработали RLABC — программу, которая помогает подбирать оптимальные настройки ускорителя частиц с помощью обучения с подкреплением. В компьютерном эксперименте программа настроила модель так, что до конца ускорителя доходило около 70% частиц. Исследование опубликовано в журнале Computer Physics Communications.
«Погружение в машинное обучение — 2026»: от фундаментальных исследований до дискуссий о будущем ИИ
23–24 октября в Высшей школе экономики состоялась пятая конференция «Погружение в машинное обучение» (Fall into ML 2026). За пять лет мероприятие выросло из камерной встречи исследователей в масштабную научную площадку, объединяющую ведущих специалистов по машинному обучению, молодых ученых, студентов и представителей технологических компаний. Юбилейный год стал новым этапом развития конференции: в программу вошли дискуссии с участием международных спикеров, обсуждение совместных исследовательских проектов и мини-курсы по актуальным направлениям искусственного интеллекта.
Мир ИИ: «Ответственность за принимаемые решения останется на людях»
В НИУ ВШЭ прошла V конференция «Погружение в машинное обучение». В ходе панельной дискуссии форума «Прорыв в области искусственного интеллекта: каким станет ИИ и кем станем мы?» эксперты поделились прогнозами, как изменятся наука и ИТ-индустрия через 5–10 лет и какие задачи по-прежнему останутся за человеком.
Программа ТОП ИТ «ПРО» НИУ ВШЭ: первые результаты и перспективные задачи
Программа топ-уровня в МИЭМ ВШЭ — это трек подготовки кадров для ИТ-отрасли, созданный в партнерстве с ведущими российскими технологическими компаниями на программе высшего образования «Информатика и вычислительная техника». На треке обучаются студенты, прошедшие дополнительный отбор с учетом требований индустрии и способные быстро вырасти до уровней мидл и сеньор. Учебный процесс выстроен вокруг конкретных инженерных ролей.
Будущее антропоморфных технологий для дома обсудили ученые на форсайт-сессии в НИУ ВШЭ
23–24 октября в НИУ ВШЭ прошла юбилейная, пятая конференция «Погружение в машинное обучение» (Fall into ML 2026). На форсайт-сессии «Будущее антропоморфных технологий для дома» ученые искали ответы на вопросы, почему человекоподобный робот-помощник пока так и не стал нашей повседневной реальностью, что для этого должно измениться и кто будет отвечать за его ошибки.
«Надежный мост между лабораторным прототипом и работающим сервисом»
До конца года на факультете компьютерных наук НИУ ВШЭ будет завершена разработка третьей очереди системы SmartMLOps — корпоративной платформы, которая упрощает и ускоряет ввод ИИ-моделей в промышленную эксплуатацию. Работа ведется в рамках стратегического технологического проекта НИУ ВШЭ «Мультиагентная платформа ИИ-решений для отраслевых задач». В чем уникальность новой системы и какие задачи она сможет решать, рассказал начальник отдела прикладных технологических решений Института ИИ и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ Хади Салех.
«Культура — это среда, из которой вырастают долгосрочные решения»
Одной из отличительных особенностей стратегического технологического проекта (СТП) «Национальный центр социально-экономического и научно-технологического прогнозирования» является комплексное изучение изменений культуры и ценностей в ответ на новые вызовы. О роли культурных трансформаций в долгосрочном прогнозировании, появлении новых смыслов и сохранении культурного суверенитета в эпоху ИИ в интервью «Вышке.Главное» рассуждает заместитель директора Института исследований культуры НИУ ВШЭ Александр Сувалко.