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(guān)鍵支撐與安裝固定部件，其質(zhì)量可靠性將直接關(guān)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(jīng)受濕熱、濕冷、鹽霧等惡劣環(huán)境的考驗，如果出現(xiàn)質(zhì)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(yè)尋找鋁合金邊框出現(xiàn)的“霉斑”原因，為企業(yè)解決糾紛提供技術(shù)支撐，為問題的治理與防護(hù)提供技術(shù)依據(jù)。
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(yīng)狀態(tài)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(jìn)行對比分析。
1.1化學(xué)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(chǎn)廠家為美國ThermoFisher公司，型號為QUANT’X)，分析兩部分的基材化學(xué)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(chǎn)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(jié)果)。
1.3微觀形貌與能譜分析
采用蔡司ZESS公司的OMEGA型場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察試樣的“霉斑”、“霉斑”內(nèi)部和正常部分的鋁合金邊框微觀形貌及其EDS能譜。
2.結(jié)果與討論
2.1化學(xué)成分與平均膜厚分析結(jié)果
化學(xué)成分與平均膜厚結(jié)果見表1。從表1化學(xué)成分分析可以看出，正常邊框和“霉斑”邊框材質(zhì)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(jié)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(nèi)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(jù)文獻(xiàn)。此處形成了微區(qū)電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)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(xiàn)為點腐蝕。各孔洞處均發(fā)現(xiàn)S，Cl等陰離子元素，Cl離子在潮濕環(huán)境下會在孔洞缺陷處吸附于基體上，形成微區(qū)電池結(jié)構(gòu)，形成腐蝕正反饋，進(jìn)一步加重了局部微區(qū)的腐蝕。在純鋁區(qū)域，電位更負(fù)，是陽極，在腐蝕介質(zhì)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(huán)境下腐蝕繼續(xù)惡化，腐蝕坑向縱深的發(fā)展，于是表面就表現(xiàn)為帶有殘留物的腐蝕坑，最終表現(xiàn)為鋁邊框表面出現(xiàn)“霉斑”析出物。
結(jié)論
經(jīng)分析，鋁邊框表面的“霉斑”為點腐蝕導(dǎo)致，引起點腐蝕損傷的原因是光伏組件存放在潮濕環(huán)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(jìn)行加速鹽霧試驗等確認(rèn)腐蝕防護(hù)效果，防止光伏組件安裝后鋁邊框斷裂的產(chǎn)生。
參考文獻(xiàn)
[1]孫柯，薛前利，李鍇.芻議如何保證太陽能光伏組件產(chǎn)品質(zhì)量[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012(23)：61.
[2]林存超.光伏組件質(zhì)量問題分析及安裝質(zhì)量控制[J].中國科技信息，2015(2)：204-205.
[3]GB5237.1-2008，鋁合金建筑型材第1部分：基材[S].
[4]GB/T7999-2007，鋁及鋁合金光電直讀發(fā)射光譜分析方法[S].
[5]GB/T4957-2003，非磁性基體金屬上非導(dǎo)電覆蓋層覆蓋層厚度測量渦流法[S].
[6]GB/T3190-2008，變形鋁及鋁合金化學(xué)成分[S].
[7]邵麟.鋁合金在3.5%NaCl溶液中的腐蝕行為研究及外加陰極電流保護(hù)[D].哈爾濱工程大學(xué),2012.
[8]張建新，楊迎新.6063鋁型材表面斑點腐蝕的成因分析[J].鋁材表面處理，2002，Vol21-6：38-40.
孟慶法1，2 黃艷萍1，2 戴 軍1，2
1. 無錫市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗院2. 國家太陽能光伏產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 中國新技術(shù)新產(chǎn)品
