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:
Зеленый энергопереход: от мифов к реалиям
В 2025 году в Вышке стартовал стратегический технологический проект (СТП) «Национальный центр социально-экономического и научно-технологического прогнозирования». Институт экономики природных ресурсов и изменения климата ВШЭ формирует прогнозы развития мировой и российской экономики и энергетики с учетом фактора «зеленой трансформации». Игорь Макаров, директор института и руководитель департамент мировой экономики, рассказал о глобальном ландшафте климатического регулирования, «черных лебедях» и роли ИИ в борьбе с изменением климата.
Стратегические технологические проекты Вышки в 2025 году
В 2025 году Высшая школа экономики продолжила участие в программе стратегического академического лидерства «Приоритет-2030», обеспечив фокус на технологическое лидерство согласно новой рамке программы «Приоритет-2030». Важный элемент стратегии технологического лидерства университета — стратегические технологические проекты, направленные на создание востребованных наукоемких продуктов и услуг.
Переход к устойчивому развитию требует глубокой структурной трансформации бизнеса
Группа ученых предложила оценивать ESG-трансформацию бизнеса через коэффициент смены партнеров в цепочках сырьевых и сбытовых поставок. Исследователи отмечают, что путь к устойчивости требует глубокой и зачастую затратной перестройки партнерской сети. Этот и другие доклады были представлены на III Международной ежегодной конференции “ESG Corporate Dynamics: the Challenges for Emerging Capital Markets”.
Исследователи НИУ ВШЭ выяснили, как нейросети понимают каламбуры
Международная команда с участием исследователей ФКН НИУ ВШЭ представила KoWit-24 — корпус из 2700 русскоязычных заголовков «Коммерсанта» с игрой слов. Корпус позволил оценить, как искусственный интеллект распознает и объясняет языковую игру. Эксперименты с пятью большими языковыми моделями подтвердили: даже передовые системы пока ошибаются, причем интерпретация игры слов является для них более сложной задачей, чем ее выявление. Результаты работы были представлены на конференции RANLP, cтатья доступна в репозитории Arxiv.org, датасет и код для воспроизведения экспериментов — в GitHub.
МИЭМ и «ИнфоВотч» разработали сценарии для систем защиты информации от внутренних угроз
Сценарии позволяют моделировать инциденты, выявлять и анализировать действия инсайдеров, противодействовать фишинговым атакам, выстраивать политику защиты и готовить заключения по результатам расследований. Они прошли полномасштабную апробацию в рамках чемпионата профессионального мастерства «Профессионалы».
Вышка Онлайн в четвертый раз стала победителем премии «Эффективное образование»
Проект онлайн-кампуса НИУ ВШЭ «Обучаем навыкам будущего: ИИ-портал Вышки» стал победителем в номинации «Образовательная экосистема года в области ИИ». Награда «Эффективное образование» вручается с 2017 года за лучшие проекты и практики в области корпоративного обучения и развития образования.
ИИ в науке: страхи и чаяния российских ученых
Искусственный интеллект стал привычным инструментом в ряде стран, однако в российской науке его внедрение пока остается фрагментарным. К такому выводу пришли авторы первого в стране комплексного исследования использования технологий ИИ в научной деятельности. Они провели интервью с ведущими российскими учеными и расспросили их о сферах применения, возможностях и барьерах технологии.
«Снижает трудозатраты»: что дает разработанная в ВШЭ платформа поддержки природно-климатических проектов
В НИУ ВШЭ прошла презентация первой российской цифровой платформы для оценки природно-климатических проектов. Она была разработана в 2025 году в Центре цифровых технологий для природно-климатических проектов НИУ ВШЭ при поддержке Минобрнауки РФ в рамках программы карбоновых полигонов. Платформа помогает компаниям и госорганам оценить, где и каким образом реализовывать проекты и какова будет их экономическая эффективность. Инструмент снижает трудозатраты и позволяет принимать быстрые управленческие решения, отметили эксперты.
Ученые ВШЭ приняли участие в разработке постквантовой кольцевой подписи для Сбера
Новый криптографический механизм защиты данных был предложен совместно экспертами Московского института электроники и математики им. А.Н. Тихонова ВШЭ, Сбера и ООО «КуАпп». Российским ученым удалось создать постквантовую кольцевую подпись, которая позволяет обеспечить анонимность (с точностью до группы участников), целостность и аутентификацию источника цифровых транзакций в случае появления нарушителя, который обладает квантовым вычислителем.
Исследователи НИУ ВШЭ экспериментально показали благотворное влияние парков на горожан
Ученые НИУ ВШЭ изучили, как парки влияют на когнитивные и эмоциональные ресурсы горожан. Они сравнили электрическую активность мозга у 30 человек при просмотре видеозаписей с прогулками по паркам и по оживленным улицам. Оказалось, что деревья и зелень одинаково влияют на всех людей, помогая мозгу успокоиться и расслабиться. При этом прогулки по городским улицам рассеивают внимание. Результаты опубликованы в журнале Scientific Reports.