适配硅基+钙钛矿！麻省理工为光伏组件穿上 “防腐蚀铠甲”!

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（来源：光伏见闻）

作为光伏行业极具潜力的低成本技术路线，钙钛矿太阳能电池的商业化进程一直受限于快速降解的痛点。如今，麻省理工学院研发的一款超轻薄防渗透聚合物薄膜，为这一难题提供了突破性解决方案——仅60nm厚的涂层即可将钙钛矿晶体寿命延长数周，且具备易量产、适配性强的优势，有望加速钙钛矿光伏的产业化落地。相关研究成果已发表于《自然》期刊。

这款名为二维聚芳酰胺（2DPA-1）的新型薄膜，核心亮点在于近乎极致的气体阻隔性能。实验室检测显示，其能完全阻隔氮气、氧气、水汽等气体，对氦气、氩气等常见气体的渗透率仅为现有聚合物的1/10000，防渗效果可与石墨烯相媲美。而钙钛矿材料的快速降解，恰恰源于空气中的氧气和水汽侵蚀，该薄膜的气体阻隔特性从根源上解决了这一行业痛点。

更让光伏行业关注的是，该薄膜相比石墨烯具备显著的产业化优势。传统石墨烯涂层虽同样具备防渗能力，但难以规模化生产且无法直接涂覆于光伏组件表面，而2DPA-1通过溶液相聚合反应制备，可轻松实现大面积涂覆，单柜安装流程简化，且厚度仅为数纳米，不会增加光伏组件的重量和成本负担。MIT研究团队介绍，该薄膜的强度超过钢材，密度却仅为钢材的1/6，能适配不同类型的光伏组件封装需求。

除了解决钙钛矿的降解问题，这款薄膜还可为传统硅基光伏组件提供额外防护。当前，硅基光伏组件长期暴露在户外，易受湿气、腐蚀性气体侵蚀导致封装老化、发电效率衰减，而2DPA-1的防腐蚀特性可延长组件使用寿命，降低运维成本。研究负责人、麻省理工化学工程教授Michael Strano表示，该薄膜可直接应用于光伏组件的封装层，或作为表面防护涂层，为各类光伏基础设施提供全方位防护。

2DPA-1的技术原理是通过氢键自组装形成的二维聚合物材料。研究团队以三聚氰胺为构建单元，让单体沿二维方向扩展形成纳米级圆盘，这些圆盘通过层间氢键紧密堆叠，形成无间隙的致密结构，从而实现气体阻隔。此前的实验中，用该薄膜制成的气泡填充气体后，自2021年至今仍未塌陷，充分验证了其结构稳定性。

行业分析指出，钙钛矿光伏凭借低成本、高转换效率的优势，被视为下一代光伏技术的核心方向，但寿命短板一直是其商业化的最大障碍。麻省理工这款新型薄膜的出现，不仅为钙钛矿光伏提供了可行的防护方案，其易量产的特性更降低了技术落地门槛。此外，该薄膜还可应用于光伏储能一体化系统的储能单元防护，进一步拓展了在新能源领域的应用场景。

该研究部分由美国能源部科学办公室、国家科学基金会支持，麻省理工纳米设施为实验提供了技术支撑。目前，研究团队正推进薄膜在光伏组件中的规模化应用测试，未来若能实现批量生产，有望为光伏行业带来材料革新，助力钙钛矿光伏突破商业化瓶颈，为全球新能源转型注入新动力。