光伏组件用铝合金边框“霉斑”成因分析

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。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，将切实影响光伏组件的实际使用寿命。

本文为帮助企业寻找铝合金边框出现的“霉斑”原因，为企业解决纠纷提供技术支撑，为问题的治理与防护提供技术依据。

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(生产厂家为美国ThermoFisher公司，型号为QUANT’X)，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(生产厂家为德国ElektroPhysik，型号为7400F1.5)，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。

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。

2.3分析与讨论

从上述表2的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，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。

参考文献

[1]孙柯，薛前利，李锴.刍议如何保证太阳能光伏组件产品质量[J].科技创新与应用，2012(23)：61.

[2]林存超.光伏组件质量问题分析及安装质量控制[J].中国科技信息，2015(2)：204-205.

[3]GB5237.1-2008，铝合金建筑型材第1部分：基材[S].

[4]GB/T7999-2007，铝及铝合金光电直读发射光谱分析方法[S].

[5]GB/T4957-2003，非磁性基体金属上非导电覆盖层覆盖层厚度测量涡流法[S].

[6]GB/T3190-2008，变形铝及铝合金化学成分[S].

[7]邵麟.铝合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为研究及外加阴极电流保护[D].哈尔滨工程大学,2012.

[8]张建新，杨迎新.6063铝型材表面斑点腐蚀的成因分析[J].铝材表面处理，2002，Vol21-6：38-40.

孟庆法1，2 黄艳萍1，2 戴 军1，2

1. 无锡市产品质量监督检验院2. 国家太阳能光伏产品质量监督检验中心 中国新技术新产品