Einem Forschungsteam des MIT ist es gelungen, einen leichten Polymerfilm mit hervorragenden Gasbarriereeigenschaften zu entwickeln, der sich ideal als Schutzbeschichtung für Solarmodule eignet. Dieses nanometerdünne Polymer, genannt 2DPA-1, zeigte unter Versuchsbedingungen vollständige Barriereeigenschaften gegenüber Gasen wie Stickstoff – ein deutlicher Unterschied zur lockeren Molekularstruktur herkömmlicher Polymere.

Diese technologische Innovation basiert auf einem Durchbruch in der Entwicklung zweidimensionaler Polymere. 2DPA-1 verwendet Melaminmoleküle als Struktureinheiten, die sich durch Wasserstoffbrückenbindungen selbstorganisieren und so eine Nanodisc-Struktur im zweidimensionalen Raum ausbilden. Die geschichtete Struktur dieser neuartigen Polymerbeschichtung erzielt stabile Verbindungen durch Wasserstoffbrückenbindungen und weist eine hohe mechanische Festigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht auf.

Das Forschungsteam testete die 2DPA-1-Polymerbeschichtung in verschiedenen Gasatmosphären, darunter Helium, Argon und Sauerstoff, und stellte fest, dass ihre Gasdurchlässigkeit weniger als ein Zehntausendstel derjenigen herkömmlicher Materialien beträgt. Professor Michael Strano erklärte: „Mithilfe dieser wasserdichten Beschichtung lassen sich Infrastrukturen wie Brücken, Gebäude und Eisenbahnstrecken schützen – im Grunde jede exponierte Außenumgebung.“ Die gute Haftung dieser Polymerbeschichtung ebnet den Weg für ihren Einsatz im Bereich der Solarenergie.

In einer in *Nature* veröffentlichten Forschungsarbeit demonstrierte das Team, dass eine 60 Nanometer dicke Polymerbeschichtung die Lebensdauer von Perowskitkristallen effektiv um mehrere Wochen verlängern kann. Professor George Schatz von der Northwestern University kommentierte: „Polymere weisen im Allgemeinen eine gewisse Gasdurchlässigkeit auf, doch das in dieser Arbeit beschriebene Polyaramid ist unter industriell relevanten Bedingungen um mehrere Größenordnungen weniger durchlässig für die meisten Gase.“ Die Entwicklung dieser Polymerbeschichtung eröffnet einen neuen technologischen Weg zum Schutz von Solarzellen.

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Photovoltaik-Technologie werden neue Polymerbeschichtungen zukünftig weitere Lösungen für den Schutz und die Langlebigkeit von Solarzellen bieten. Dieser technologische Fortschritt dürfte die Ausweitung der Anwendungen von Photovoltaikmodulen in komplexen Umgebungen fördern.