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关于太阳能组件铝边框对组件成本的影响研究

2021-01-12

导读

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太阳能光伏组件要保证25年左右的户外使用寿命，所以太阳能光伏组件所使用的边框要具有良好的抗氧化、耐腐蚀等性能。目前太阳能行业把铝材作为制作太阳能组件边框的主要材料。铝边框材料成本占组件成本的24％，分析太阳能组件铝边框对组件价格的各种影响因素，对于如何降低组件铝边框成本，控制太阳能组件成本将有很重要的意义。

一、太阳能铝边框在组件中的作用及意义

为了生存必须不断地提升自己的技术水平，降低生产成本。太阳能组件铝边框作为一项重要组成组件，对于组件的成本有很要的影响一、铝边框在组件中的作用及意义铝边框作为组件边框支架，用于保护组件和组件与方阵的连接固定，保证组件寿命。其表面为银白色薄膜，主要成分足铝，掺有少量的镁、铜、铁、硅、锌等金属。

目前太阳能行业把铝材作为制作太阳能组件边框的主要材料。铝边框具有自身的作用：

一是保护玻璃边缘；

二是铝合金结合硅胶打边加强了组件的密封性能；

三是大大提高了组件整体的机械强度；

四是便于组件的安装，运输。在满足正常生产、使用情况下。通过优化组件铝边框的结构可以大大降低组件生产成本。

1.2

二、引用标准

1．GB5237—2008(<铝合金建筑型材》 GB／T5237．1—2008铝合金建筑型材

第一部分；基材 GR／T5237．2—2008铝合金建筑型材

第二部分阳极氧化、着色型材

2．GB／753．2—2005铝及锅合金阳极氧化膜封孔质量的评定方法

第三部分硝酸预浸的磷铬酸法

3．GB／T1296，6—2008铝及铝合金阳极氧化膜检测方法第6部分

4．GB／T3190—1996变形铝及铝合金化学成分

5．GB／I’12967．3—2008铝及铝合金阳极氧化膜检测方法

第四部分铜加速乙酸盐雾试验(CAss试验)

6．GB／T14846—2008铝及铝合金挤压型材尺寸偏差

7．IEC61215

1.2

三、太阳能铝边框结构工艺优化

通过从太阳能铝边框膜厚、壁厚、口径大小等不同方面对铝边框进行尺寸、外观进行重新设计与优化，降低铝边框的投入，进而减小组件在生产过程中的成本。

(一)太阳能铝边框膜厚工艺优化。一般太阳能光伏组件所使用的边框分为阳极氧化、喷砂氧化和电泳氧化三种。目前行业主要采用阳极氧化。阳极氧化原理：将铝合金作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。目前使用涡流测厚仪对铝材氧化膜厚度进行测量，检测要求：AA20(平均膜厚 ≥20，局部膜厚 ≥16)。通过进行铝边框镀膜工艺优化，将膜厚降低为 AA15(平均膜厚≥15，局部膜厚≥12)。并依据检测标准《中华人民共和国国家标准之铝合金建筑型材第2部分：阳极氧化型材 GB5237．2—— 2008)进行盐雾腐蚀实验、耐磨实验。实验结论合格：可以进行批量生产。铝边框膜厚降低后，价格降低 5％。

(二)容胶槽铝材的应用。容胶槽铝材：顾名思义用来容纳多余硅胶的铝材。图1中B为容胶槽铝材的开模图，与普通的铝材A相比增加容胶槽。优势：在组件装框的时候，正面多余的硅胶会溢到容胶槽里面，从而避免了组件正面的刮胶。减少车间擦拭人员，降低人工成本。A B C 图 1

(三)铝材口径尺寸的优化。优化前铝材与层压后组件连接的口径尺寸为5．2mm，而层压后的组件的厚度为4．O-4．2mm。统计每套铝材需要使用硅胶 16Oral。图1中c为改进后的铝材开模图，铝材c的口径尺寸为4.7mm，因为考虑到返修组件再需要添加一层背板，不能再降低口径大小。铝材c将容胶槽改成齿状结构，更加节约硅胶。统计每套铝材c使用硅胶130ml，降低硅胶使用量，降低组件生产成本。

(四)铝材壁厚尺寸优化。优化前铝边框外壁厚度为2mm，内壁厚度为1.5mm。为了进一步降低铝材的重量，降低生产投入成本，将不同厚度铝边框进行实验。实验准备：使用不同壁厚的铝边框做成的组件。组件1：外壁1.5mm，内壁1.3mm；组件2：外壁1.5mm，内壁1.2mm；组件3：外壁 1.4mm，内壁1.3mm；组件4：外壁 1.5mm，内壁1.1mm。实验依据：IEC61215。

实验目的：验证改变壁厚后组件抗击风、雪、冰雹的能力。实验过程：一是将4块组件分别放到4个固定支架上，保4块组件平稳。

二是在4块组件上将负荷增加到 2400Pa，保持此负荷1小时。

三是在上述完成基础上将负荷增加至5400Pa，保持1小时。实验结束后，进行组件测试.外观检验：组件4外观出现缺陷，不符合要求。其他 3块组件未出现外观缺陷。EL测试：组件 3出现断路问题，组件1、组件 2正常。功率前后对比：组件1、2的最大输出功率衰减为3．4％、 4.4％(小于标准 5％)，满足实验要求。

实验结论：将铝边框的外壁厚度调整为1.5mm，内壁厚度调整为1．2mm，可以满足生产、使用要求。铝边框壁厚调整后，每套铝边框的重量为2．76kg比调整前的3．58kg降低30％，大大降低铝材的投入成本。

(五)铝边框B面尺寸优化。传统的铝边框的B面长度为50mm，发货时每箱盛放2O块B面长度为50mm的组件。经过IEC61215的实验测试后，将铝边框的B面长尺寸调整为40mm，每箱可以盛放26块B面长度为40mm 的组件。每套铝材重量可以降低6.7％，降低铝材投入成本。B面长度为35mm的铝材在进行机械载荷实验，但是这也同时要求接线盒的厚度进行降低调整，以配合铝边框尺寸减小。

(六 )删除短边铝边框C面。组件在固定过程中,通过长边框c面与连接器进行固定。长边框C面对整块组件起到支持的作用。通过结构优化，删除两个短边铝边框的c面。并对删除短边铝边框c面的组件进行 IEC61215机械载荷实验。每套铝材重量可以降低18％。

1.2

四、结语

在光伏市场不景气的大背景环境下，降低组件成本是每个企业能否存活的关键。

本文通过从不同的方面对太阳能组件铝边框进行结构优化，降低铝边框在组件的成本。

相信在大家的努力下，进一步综合降低组件的成本，使得太阳能发电早一天进入到家家户户，真正成为老百姓用得起的绿色电力 !