光伏组件用铝合金边框“霉斑”成因分析

孟庆法++黄艳萍++戴军

摘 要：目的：分析光伏组件用铝合金边框出现“霉斑”的原因。方法：采用基材成分分析，氧化膜厚度分析，扫描电镜微观形貌与能谱分析等方法对拆取的“霉斑”部分和正常部分铝合金边框进行研究。结果：试验发现“霉斑”为铝合金点腐蚀导致，是腐蚀后的铝合金析出物。结论：潮湿环境可导致产生铝合金的点腐蚀，样品表面的卤素离子加速腐蚀效果，切断卤素离子的环境条件可减少腐蚀的发生，防止光伏组件安装后的断裂产生。

关键词：光伏组件； 铝合金边框； 点腐蚀；失效分析

中图分类号：TQ153.6 文献标识码：A

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QUANTX），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

從上述表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。

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