高精度光伏铝合金型材的生产及应用探讨

高精度光伏铝合金型材的生产及应用探讨

王子坚

中亿丰罗普斯金新能源材料科技（苏州）有限公司  邮编：215000

摘要：随着可持续发展战略的逐步深入，极大地促进了整个绿色能源工业的发展，而光伏发电则是最有希望的一个趋势。因此，与光伏行业有关的每一个技术环节及生产区域，都将得到更大的发展空间，从而更加强大地推动了行业的优化。本文对高精度光伏铝合金型材的生产及应用进行了深入的研究，对光伏行业中的铝合金型材生产技术及有关的应用技术进行了分析，这几个方面的改进与发展，能够有力地推动我国的光伏行业。

关键词：高精度；光伏铝合金型材；生产及应用；探讨

前言：光伏行业是一种相当典型的高科技行业，它最大的特征就是对技术规范的苛刻，每一个部件都要保证精度，以保证使用时的可靠性和稳定性。铝合金型材是光电产品的重要组成部分，对其精度要求很高。如果测量精度不高，会直接影响到电池的稳定性，从而降低电池的使用性能。我国是光伏用铝合金型材的主要生产商，太阳能光伏发电的发展前景广阔。从地球上获得的太阳能是一种新的、可再生的、无污染的绿色能源，也是国家将其列为优先发展的七大新兴产业之一。它的电池板框架和支撑结构的支柱、拉杆、支撑腿等，均可采用当前最廉价、最耐久的铝合金材料进行挤出加工，为铝合金材料的应用开辟了一个新的市场，并且已经在世界范围内推广。现就高精度光伏铝合金型材的加工工艺及关键环节做一简述。

一、高精度光伏铝合金型材的发展现状

目前，全球范围内最关心的问题就是生态建设，在使用传统化石能源的同时，必然会释放出大量的污染物质，从而导致不同程度的环境退化。另外，由于矿物资源具有不可再生性，终有枯竭的一天，所以才有了“绿色”的理念，其中以太阳能最为直接有效，而光电转换技术则是将其转换成更加方便使用的电能。在国内，这方面的研究才刚刚起步，现在已成为全球光伏发电领域的主导力量。特别是从2007年起，光伏模块的生产增速不断攀升，已经成为全球太阳能电池产业的领头羊。2007年，中国生产了1188MW的太阳能电池模块，2008年的太阳能电池模块产量达到了2000MW，而在2009年，这一年，80%的太阳能电池组件都是由中国生产的。近年来，我国光伏行业持续快速、高质量地发展，成为全球光伏行业中举足轻重的一股势力。

高精度光伏铝合金型材是光伏发电系统必不可少的部件，其作用是充当电池组的支撑框架，保证电池组的稳定运行。在太阳能电池的研发和制造方面，我们已经走在了世界的前列，并且在高精密的铝合金型材上，我们也是世界上最大的光伏电池供应商。中国的太阳能电池用铝合金框架约40%出口到欧、美、日等国家，对中国的发展起到了很大的作用，而日本等发达国家也是其中之一。同时，由于光伏行业本身具有广阔的发展空间，高精度光伏铝合金型材的市场空间也将十分广阔。

二、高精度光伏铝合金型材的生产与应用分析

由于太阳能电池需要长时间工作在自然环境中，因此对铝合金型材的抗腐蚀性能提出了更高的要求。一般来说，要达到更苛刻的自然条件，需要15年以上的使用寿命。由于铝合金型材的装配是完全自动化的，所以对产品的规格、尺寸等都有非常严格的要求。在实际的制造中，要按照用户的需求来进行相应的设计与加工，并且要考虑到光伏系统的使用环境，来设计有关的内容，以保证该产品的功能，促进高精度光伏铝合金型材的生产与发展。

（一）光伏铝合金型材生产质量及规格标准

从当前的情况来看，国外用户普遍使用GB5237等产品的质量标准，而我国则结合市场发展及光伏行业自身的特色，制定了自己的标准，《铝合金光伏太阳能型材》作为一种品质标准，得到了许多国家的广泛认同与认可。按此标准系统制作的铝合金型材，既能保证产品的质量，又能为新产品的开发与推广提供更大的主动权。

（二）铝合金型材的规格标准

根据国内生产的光伏铝合金型材的技术要求，其规格尺寸要与设计图纸完全相符，不能做尺寸标注的型材，按照国家有关标准对其进行超高精度的验收。必须保证整个断面的平滑，不得有模纹，焊合线。在硬度方面，要求达到韦氏硬度大于等于12HW，部分用户可能要求大于14HW，可按用户要求定制。型材表面必须进行喷砂氧化，使氧化膜的厚度大于15微米，并且在色彩、亮度上要符合规定的标准，并且型材的表面不得有刮痕或擦伤。在对型材进行贴膜时，不仅要保证膜面不会掉皮，还要能有效地减少气泡的数量及尺寸，保证贴膜的正确性。

（三）化学成分满足设计要求

光伏用铝合金型材的不同化学组成要符合其结构规范，机械性能也要符合相应的性能指标。而影响其力学性能的关键在于其化学组成，按照内控规范，光伏支架所用材料的韦氏硬度应达到12HW以上。因此，在实际生产中，它的制造非常困难，成品率只有40%左右。提高产品良率的有效途径是从提高材料内部的晶粒度结构入手。在实际生产中，选择的主要途径是向材料中加入微量元素，同时调节合金中的各种化学元素的组成和含量以此来达到对铝合金型材的综合性能，如强度、耐腐蚀等，得到极大地提高。

（四）时效硬化工艺选择

采用时效强化技术对铝合金型材进行时效强化，是一种较为复杂的工艺，其工艺选择需综合考虑合金成分、挤压工艺实施和时效处理等因素。时效强化是由于溶质原子在基体中的偏析而产生的强化区域。铝合金材料在固溶过程中会产生大量的空位，而在快速冷却过程中，这些空位无法及时离开而被“固定”在基体中，大部分空位都会被溶质原子所束缚。过饱和固溶体系在非稳态条件下，不可避免地趋向于平衡态，这将加快溶质原子的扩散速率，从而促进溶质原子的偏析。

（五）光伏铝合金型材应用工艺控制

在使用过程中，不仅要对其表面进行处理，而且要对其进行相关的质量检验，这样才能保证其能够投入使用。若工艺控制不当，轻则在运输、安装时易发生磨耗，严重影响其综合性能。（1）表面处理工序工艺控制。针对光伏太阳电池铝合金型材表面亚光化，单纯的化学处理很难达到稳定的抛光效果，且铝用量巨大，导致生产成本较高。在喷砂操作人员开始作业之前，应备好清洁的手套、抹布和砂纸，以备修复。喷砂速率取决于喷砂设备的性能和挤出物的表面状况，通常采用80-100目的砂。尤其要注意由于喷砂机受力不均所引起的两条型材阴阳面和两条线的色差。喷砂时，下料时要小心，小心物料间或设备间的剐蹭。全部检查后，若有刮伤，应及时用白布，砂纸修补。（2）包装及质量检测。在进入打包过程中，要逐一检验，要把所有不合格的都拿出来，不能打包入库。将薄膜涂在光电太阳能型材上，要做到不粘胶，不掉皮，即为合格，测试通过后，才能进入批量覆膜工序，涂膜时，要注意的是，要做到没有气泡，没有褶皱，两侧都要达到没有偏差。重量损失测试，耐高温强度测试，需要经常做。一旦出现粘胶现象，就应对封孔质量、喷砂质量、抗热裂性能进行全方位的检查。

结语：综上所述，光伏行业属于典型的阳光行业，具有很大的发展前景，而从当前光伏行业的发展来看，高精密的铝合金型材将起到不可替代的作用。这种铝合金型材用于太阳光的支承和增强等功能，对其加工精度有很高的要求。在高精度光伏铝合金型材的生产研发与制造中，我国仍占据着主导地位。同时，由于光伏行业的良好发展，铝合金型材的制造工艺也必然受到人们的关注。在此基础上，应加强有关研发工作，以保证其在市场中的优势地位，从而取得更大的发展。

参考文献：

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