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关于太阳能组件铝边框对组件成本的影响研究
返回列表 来源: 模授世界 发布日期: 2020.12.01 浏览次数:


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。

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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。



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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 

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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%。
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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 ! 

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