光伏組件用鋁合金邊框“霉斑”成因分析

孟慶法++黃艷萍++戴軍

摘 要：目的：分析光伏組件用鋁合金邊框出現“霉斑”的原因。方法：采用基材成分分析，氧化膜厚度分析，掃描電鏡微觀形貌與能譜分析等方法對拆取的“霉斑”部分和正常部分鋁合金邊框進行研究。結果：試驗發現“霉斑”為鋁合金點腐蝕導致，是腐蝕后的鋁合金析出物。結論：潮濕環境可導致產生鋁合金的點腐蝕，樣品表面的鹵素離子加速腐蝕效果，切斷鹵素離子的環境條件可減少腐蝕的發生，防止光伏組件安裝后的斷裂產生。

關鍵詞：光伏組件； 鋁合金邊框； 點腐蝕；失效分析

中圖分類號：TQ153.6 文獻標識碼：A

光伏組件（或太陽電池組件）用鋁合金邊框作為光伏組件的關鍵支撐與安裝固定部件，其質量可靠性將直接關系到光伏組件實際安裝后的正常運行與否。鋁合金邊框作為光伏組件外圍支撐材料，需要在25年的時間里經受濕熱、濕冷、鹽霧等惡劣環境的考驗，如果出現質量等問題，將切實影響光伏組件的實際使用壽命。

本文為幫助企業尋找鋁合金邊框出現的“霉斑”原因，為企業解決糾紛提供技術支撐，為問題的治理與防護提供技術依據。

1.試驗樣品及方法

該光伏組件用鋁合金邊框的合金牌號及供應狀態為：6063-T5。從鋁合金邊框上取下問題部分及正常部分，共兩段樣品進行對比分析。

1.1 化學成分分析

試驗材料為“霉斑”部分和正常部分的鋁合金基材，用X射線熒光能譜儀（生產廠家為美國ThermoFisher公司，型號為QUANTX），分析兩部分的基材化學成分。

1.2 氧化膜膜厚分析

試驗材料為“霉斑”部分和正常部分的鋁合金基材，用渦流測厚儀（生產廠家為德國ElektroPhysik，型號為7400F1.5），分析測試兩部分的陽極氧化膜膜厚。每個樣品分別測試兩次（取兩次平行測試結果）。

1.3 微觀形貌與能譜分析

采用蔡司ZESS公司的OMEGA型場發射掃描電子顯微鏡觀察試樣的“霉斑”、“霉斑”內部和正常部分的鋁合金邊框微觀形貌及其EDS能譜。

2.結果與討論

2.1 化學成分與平均膜厚分析結果

化學成分與平均膜厚結果見表1。

從表1化學成分分析可以看出，正常邊框和“霉斑”邊框材質均滿足6063牌號要求，且膜厚無差異。

2.2 孔洞微觀形貌與能譜分析結果

孔洞處的掃描電鏡分析及其EDS能譜分析見表2。

2.3 分析與討論

從上述表2的鋁邊框孔洞處及鋁邊框表面的掃描電鏡分析及EDS能譜分析的元素差異可以看出，在孔洞處，除了相同元素之外，孔洞內主要是S，Cl等陰離子元素，而孔洞周圍則是Ca等陽離子元素。根據文獻。此處形成了微區電池，產生電化學腐蝕現象，導致作為鋁邊框基體的純鋁快速溶解，形成腐蝕性的孔洞，并最終表現為點腐蝕。各孔洞處均發現S，Cl等陰離子元素， Cl離子在潮濕環境下會在孔洞缺陷處吸附于基體上，形成微區電池結構，形成腐蝕正反饋，進一步加重了局部微區的腐蝕。在純鋁區域，電位更負，是陽極，在腐蝕介質如S、Cl離子的作用下，使得Al基體的溶解形成了帶有殘留物的腐蝕坑，潮濕環境下腐蝕繼續惡化，腐蝕坑向縱深的發展，于是表面就表現為帶有殘留物的腐蝕坑，最終表現為鋁邊框表面出現“霉斑”析出物。

結論

經分析，鋁邊框表面的“霉斑”為點腐蝕導致，引起點腐蝕損傷的原因是光伏組件存放在潮濕環境中，尤其是存在活性陰離子氯這一腐蝕性元素。樣品表面鹵素離子的存在加速了腐蝕效果，建議對鋁合金邊框進行加速鹽霧試驗等確認腐蝕防護效果，防止光伏組件安裝后鋁邊框斷裂的產生。

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