玻纤复合材料新应用——光伏边框

　　玻纤复合材料新应用——光伏边框目前光伏边框以铝边框为主，但是铝合金材料热膨胀系数不匹配、导热性较高、成本较高等问题，成为阻碍光伏普及的重要因素。取而代之的发展趋势就是使用复合材料。

　　下面我们先从光伏边框的材料性能需求入手，来看玻纤复合材料如何成为光伏边框的新宠。光伏边框的性能要求：

　　1. 强度和刚度：光伏边框必须具备足够的强度和刚度，以承受外部加载和自身重量，保护太阳能电池模块不受损。

　　2. 耐腐蚀性：光伏边框常常暴露在各种环境条件下，包括湿气、酸碱等，因此需要具备良好的耐腐蚀性能，防止边框腐蚀、锈蚀或变形。

　　3. 耐候性：太阳能电池组件通常安装在户外，需要经受各种气候条件的影响，如阳光、高温、低温、风、雨等。光伏边框应具备良好的耐候性能，能够抵御紫外线辐射和温度变化等。

　　4. 导热性：光伏边框需要具备一定的导热性，以帮助散热，保持太阳能电池的温度稳定，提高电池的效率和寿命。

　　5. 绝缘性：光伏边框应该具备良好的绝缘性，以防止电池与边框之间的电气接触，避免发生电气短路。

　　6. 可加工性：光伏边框材料需要具备良好的可加工性，以便于制造商进行切割、焊接、成型等工艺加工，实现边框的定制化生产。

　　7. 可靠性和耐久性：光伏边框需要具备长期可靠性和耐久性，能够在多年的使用中保持结构稳定性和外观质量。

　　光伏边框市场预测2021年全球太阳能市场规模约185GW，对应边框市场约230亿，其中中国占80%，约200亿；2022年因俄乌战争及拉动内需，组件爆增，预计光伏组件产能增长约30%，边框市场约300亿；2023年产能增长约20%，预计边框可达360亿；按照每年20%的增长幅度，预计2028年边框市场可达到千亿。如果全部使用玻纤增强聚氨酯边框，需用玻纤400万吨/年，需用聚氨酯100万吨/年。

　　玻纤增强聚氨酯复合材料边框具有高耐腐蚀、高耐盐雾的优越性能，是海洋及污水处理厂等耐腐蚀应用场景中光伏组件边框的不二选择。

　　沿海组件设计需要承载更高背压（约4000Pa）。传统边框需要增加厚度，增加成本。玻纤增强聚氨酯复合材料边框能充分发挥力学性能，较易满足4000Pa的背压要求。

　　玻纤增强聚氨酯复合材料边框的屈服强度990MPa，是铝合金的5倍,保证在应力释放后组件100%回弹，没有残余变形，在25年的生命周期内可大幅降低硅片的隐裂。

　　玻纤增强聚氨酯材料弹性模量略低于玻璃，在风载动态下边框具有动载阻尼作用，可有效缓解背面玻璃爆裂的问题。

　　传统边框材料是导体，每一块组件都需接地，增加了BIPV施工的难度及成本。玻纤增强聚氨酯复合材料边框具有优良的绝缘性能，不需接地。

　　传统边框颜色单一，要做颜色需增加费用。玻纤增强聚氨酯复合材料边框有多种颜色供用户选择，无需增加费用。

　　玻纤增强聚氨酯材料边框与玻璃近乎一样的膨胀系数，有效保证组件从工厂端到寒冷地区时不会发生弯曲变形的现象发生。

　　2025年后出口到欧洲的组件有碳排放指标的要求。GRPU边框是低能耗产品，经初步计算，从最初级原料（石油及矿石）到制成组件边框再到第一次回收利用作为一个生命周期，GRPU边框的碳排放指标只有传统边框用材的12%，降低组件出口碳排放。

　　海上光伏电站，无电偶腐蚀在海上光伏场景优势突出。但是苛刻的环境要求光伏组件材料具备很强的耐盐雾腐蚀特性，而铝是活泼金属，抵抗盐雾腐蚀能力较弱，传统铝边框方案很难保证25年使用寿命。

　　而复合材料无电偶腐蚀性，在海上光伏电站中是重要的技术解决方案之一。以铝合金边框为例，近海组件边框受盐雾侵蚀，单层镀膜玻璃和接线盒都存在水汽现象，需要加强保护；组件边缘密封胶封闭不好，水汽对内部进行侵蚀，无框双玻边缘层压不当、存在分层，更易受到水汽侵蚀。

　　➢ 海上光伏风力大，对材料、磨具精度要求更高，要求材料耐冲击能力高。复合树脂边框对精度要求较高bwin必赢官方网站，当精度存在偏差时，受到很重外力情况下，存在边框挤压变形的可能性。

　　➢ 复合材料拉挤速度慢于铝型材，复合材料拉挤成型技术为自动化或半自动化流水线m/min，而塑性好的铝合金型材挤压速度更快，可达 100m/min。

　　➢ 玻纤含量较低时，无法在复合材料中形成较好的应力传递网络，使得玻纤在复合材料受到冲击载荷下以缺陷的形式存在，导致复合材料整体冲击强度降低。随着玻纤含量增加，复合材料冲击强度将会提升。

　　➢ 光伏边框可能引雷，主因系光伏电站中金属边框串起来、较容易感应到雷电，铝边框具有良好的导电性能，可在雷雨天气用作避雷。而复合材料边框在避雷方面或仍需检验。