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太阳能铝边框“霉斑”的原因分析

作者: 编辑: 来源: 发布日期: 2018.08.15
信息摘要:
光伏组件(或太阳电池组件)用铝合金边框作为光伏组件的关键支撑与安装固定部件,其质量可靠性将直接关系到光伏组件实际安装后的正常运行与否。太阳能…

光伏组件(或太阳电池组件)用铝合金边框作为光伏组件的关键支撑与安装固定部件,其质量可靠性将直接关系到光伏组件实际安装后的正常运行与否。太阳能铝合金边框作为光伏组件外围支撑材料,需要在25年的时间里经受湿热、湿冷、盐雾等恶劣环境的考验,如果出现质量等问题,将严重影响光伏组件的实际使用寿命。虽然“霉斑”现象非常少见,只有使用年限很长的光伏组件上才会出现这种“霉斑”,但是为了保证太阳能电池组件的25年寿命,我们还是对光伏组件边框的霉斑部分做了试验。

1.试验样品及方法

  该光伏组件用铝合金边框的合金牌号及供应状态为:6063-T5。从铝合金边框上取下问题部分及正常部分,共两段样品进行对比分析。

1.1化学成分分析

  试验材料为“霉斑”部分和正常部分的铝合金基材,用X射线荧光能谱仪,分析两部分的基材化学成分。

1.2氧化膜膜厚分析

  试验材料为“霉斑”部分和正常部分的铝合金基材,用涡流测厚仪,分析测试两部分的阳极氧化膜膜厚。每个样品分别测试两次(取两次平行测试结果)。

1.3微观形貌与能谱分析

  采用蔡司ZESS公司的OMEGA型场发射扫描电子显微镜观察试样的“霉斑”、“霉斑”内部和正常部分的太阳能铝合金边框微观形貌及其EDS能谱。

2.结果与讨论

2.1化学成分与平均膜厚分析结果

  化学成分与平均膜厚结果见表1。从表1化学成分分析可以看出,正常边框和“霉斑”边框材质均满足6063牌号要求,且膜厚无差异。

微信图片_20180815150520

2.2孔洞微观形貌与能谱分析结果

  孔洞处的扫描电镜分析及其EDS能谱分析见表2。

微信图片_20180815150536

2.3分析与讨论

  从上述表2的光伏铝边框孔洞处及铝边框表面的扫描电镜分析及EDS能谱分析的元素差异可以看出,在孔洞处,除了相同元素之外,孔洞内主要是S,Cl等阴离子元素,而孔洞周围则是Ca等阳离子元素。根据文献。此处形成了微区电池,产生电化学腐蚀现象,导致作为铝边框基体的纯铝快速溶解,形成腐蚀性的孔洞,并最终表现为点腐蚀。各孔洞处均发现S,Cl等阴离子元素,Cl离子在潮湿环境下会在孔洞缺陷处吸附于基体上,形成微区电池结构,形成腐蚀正反馈,进一步加重了局部微区的腐蚀。在纯铝区域,电位更负,是阳极,在腐蚀介质如S、Cl离子的作用下,使得Al基体的溶解形成了带有残留物的腐蚀坑,潮湿环境下腐蚀继续恶化,腐蚀坑向纵深的发展,于是表面就表现为带有残留物的腐蚀坑,最终表现为铝边框表面出现“霉斑”析出物。

结论

  经分析,太阳能铝边框表面的“霉斑”为点腐蚀导致,引起点腐蚀损伤的原因是光伏组件存放在潮湿环境中,尤其是存在活性阴离子氯这一腐蚀性元素。样品表面卤素离子的存在加速了腐蚀效果,建议对太阳能铝合金边框进行加速盐雾试验等确认腐蚀防护效果,防止光伏组件安装后铝边框断裂的产生。

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