关于太阳能组件铝边框对组件成本的影响研究

关于太阳能组件铝边框对组件成本的影响研究

杨红祥

青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司        青海 西宁  810000

摘要：太阳能组件在室外的使用寿命约为25年，因此采用的框架应具备较好的抗氧化、耐腐蚀等特性。目前，在太阳能产业中，铝是制造太阳能组件铝边框的重要原料。因此，本文主要对太阳能组件铝边框对组件成本的影响进行分析。

关键词：太阳能组件；铝边框；组件成本

引言

自2011年以来，受到欧债危机、美国“双反”、国内产能过剩、市场政策滞后等诸多因素的冲击，一度风光无限的太阳能光伏行业陷入寒冬。由于光伏产业的产品价格大幅下跌，使得整个光伏产业都在持续提高技术和降低成本的同时，也在持续地提高自身的技术水平。铝边框是太阳能组件的一个主要组成部分，它直接关系到整个体系的生产成本，因此探究太阳能组件铝边框对组件成本的影响将具有重要意义。

一、铝边框在组件中的作用及意义

铝边框起到装配框架起到保护部件和部件与方形阵列之间的联结和紧固作用，其能够更大程度上确保部件的使用寿命。它的表面是一层银白色的膜，它的主要成份是铝，并加入少量的镁，铜，铁，硅，锌等。目前，在太阳能产业中，铝是制造太阳能组件的重要原料。铝边框具有自身良好性能：一是对玻璃的边沿起到保护作用；二是采用铝边框与硅胶相结合，增强组件的密封性；三是部件的整体力学强度得到极大的改善；四是装配、运输方便。在满足正常生产和使用条件下，对装配铝边框进行优化，可以大幅度降低生产成本。采用铝边框框架作为光伏组件的主要支承和固定构件，其产品的质量和可靠性将影响光伏组件在实际安装后的正常使用。铝边框框架是太阳能组件的外部支撑材料，经过25年的湿热、冷、盐雾等严酷的环境测试。若发生品质问题或其他问题，将会对光伏组件的实际使用寿命产生一定的影响，进而导致成本增加问题的出现。

二、铝边框结构工艺优化

本文从铝框的厚度、壁厚、口径等多个角度对铝框进行重新设计和优化，从而减少铝框的投资成本和零件的制造成本。

（一）铝边框膜厚工艺优化

目前，该产业的主要应用领域是阳极化。阳极氧化的基本原理：以铝边框为阳极，利用电解法在铝材的表面上形成一层氧化膜。薄膜可以改善表面的状况、性质，例如：表面的染色、耐腐蚀性、耐磨性和硬度提高、对金属的保护等。当前，采用涡流式测厚计对铝氧化膜的厚度进行测量，其测试标准为AA20（平均膜厚≥20，局部膜厚≥16）。采用铝箔镀膜工艺，使薄膜厚度降低到AA15（平均膜厚≥15，局部膜厚≥12）。并根据《中华人民共和国国家标准之铝边框建筑型材第2部分:阳极氧化型材GB5237.2———2008》的测试标准，对其进行盐雾腐蚀试验、耐磨试验。试验结果符合要求：可以批量生产。在铝材厚度下降后，其售价将下降5%。

（二）容胶槽铝材的应用

顾名思义它是用来装过多的硅胶的。容胶槽铝材比一般铝添加容胶槽。它的优点是，当装配时，前面多余的硅胶会溢出到容胶槽内，这样就可以防止部件前面的刮胶。由此将能够更好地降低车间清洁人力资源的耗费，由此达到有效节约人力资源成本的目的。容胶槽铝材基于其清洁性和可循环性，使其整体的资源耗费能够大幅度降低，由此达到节约成本的目标。

（三）铝材口径尺寸的优化

将铝片与叠层后组件相结合的孔径尺寸为5.2毫米，而叠层后的组件为4.0-4.2毫米。统计每组铝材所需的硅胶量为160毫升。改进后的铝开模图形直径是4.7毫米，由于要重新装配，将需要增加一层后面板，因此无法减小直径。铝边框把容胶槽改为齿形结构，将可以节省大量的硅胶。统计每套铝边框消耗的硅胶130毫升，由此将能够有效减少硅胶的用量，进而降低太阳能组件的制造费用。

（四）铝材壁厚尺寸优化

优化前铝材的外壁厚度是2毫米，内壁是1.5毫米。采用不同厚度的铝材进行试验，以进一步减轻铝材的重量，减少生产成本。

试验制备：采用铝制框架，采用不同厚度的铝制框架。组件1:1.5毫米的外壁和1.3毫米的内壁；组件2:1.5毫米的外壁和1.2毫米的内壁；组件3：外壁1.4毫米，内壁1.3毫米；组件4:1.5毫米的外壁和1.1毫米的内壁。

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个部件分别放在4个固定的托架上，以确保4个部件的平整性。二是将4个部件的负载提高至2400Pa，并维持1个小时。三是以上完成后，负载提高到5400Pa，维持1个小时。完成试验后，进行元件的试验。

外观检查：零件4的外观有瑕疵，不满足标准。其它三个部件没有任何外观问题。

EL试验：组件3发生短路故障，组件1，组件2正常。功率比：1、2的最大功率衰减为3.4%,4.4%（低于5%)，达到试验的要求。

实验结论:铝边框框架外壁厚度调节到1.5毫米，内壁厚度调节到1.2毫米，满足生产和使用要求。铝材厚度调整后，铝材的重量为2.76公斤，比以前的3.58公斤减少30%，从而使铝材的生产成本大幅下降。

（五）铝边框B面尺寸优化

常规的铝制框架B面为50毫米，在装运时，每盒装20个50毫米B面的部件。在IEC61215试验后，将铝制框架B面的长度调至40毫米，每个盒子能容纳26个40毫米的B面零件。每组铝件的质量可减少6.7%，从而减少铝的投资。B面35毫米长的铝边框正在做力学负载试验，但这也需要减少对端子箱的厚度的调节，以适应铝边框的缩小情况。

（六）删除短边铝边框C面

在装配时，装配是由长边C面的连接件固定的。长边C是面向整个组件的支撑。通过结构优化，将两个短边铝框的C面去掉。同时，还对去掉短边铝材C面的元件进行IEC61215力学试验。每组铝的重量可以减少18%。从整体上而言，铝边框是优化太阳能组件的重要原材料，其在生产的过程中需要通过工艺的优化、资源的重复利用，使其整体成本能够得以优化控制，进而使其能够在发挥较好的抗氧化、耐腐蚀等特性的同时，凸显整体的经济效益。

三、结语

在当前经济低迷的情况下，降低组件的成本是每一家企业的生存之道。本论文从多个角度来优化太阳能组件的铝材，以减少其在部件中的成本。相信在未来的发展过程中，各组件的铝边框成本将进一步降低，以此为推动太阳能发电大力发展以及扩大普及效率奠定良好基础。

参考文献

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