近年来,玻璃纤维增强复合边框(GFRP)逐渐受到市场关注,与传统铝合金边框相比,其强度更高、耐腐蚀性能优异、绝缘抗PID,同时具有更低的制备成本。良好的光伏产业发展态势下,GFRP制造企业纷纷涌现,目前尚未成熟的GFRP市场中,各企业的主要原材料基本一致,主要技术差异在于边框的结构。常用边框型材横截面如图1所示。目前各生产企业边框结构差异只要在C边的长短,主要分为长C和短C,如图2所示。
图2 GFRP长C结构
传统铝边框已大规模实际应用超过20年,随着电池片等各类原材料成本的不断降低,边框作为组件辅材的成本占比越来越高,2023年铝边框成本占比近14%。铝边框通过不断优化结构设计来实现技术降本,包括边框B面高度降低、壁厚减薄、短边短C等,但边框长边的长C结构却一直保留。GFRP边框结构设计中仍需沿用长边长C的设计原则,主要原因如下:
1,更高的安装兼容性
光伏组件在终端电站的安装方式主要有压块安装和螺栓安装,如图3所示。为保证光伏组件的安装兼容性,目前光伏组件制造商均要求在长边的长C处预留不同孔距的安装孔,一般至少为3组6孔。如果边框的长边是短C结构,安装孔只能打在边框的D面或B面,而D面或B面边框型腔的承载结构,开孔后将严重影响其力学性能。以一款典型的GFRP产品为例进行开孔前后力学性能的比较试验,实验数据如表1 所示,从试验数据可见,开1个孔后,型材在常温及高温下的弯曲强度损失20%-30%。如果开多个孔多会造成连续纤维断裂,边框的机械强度将受到严重影响。
(图片来源:NEXTracker NX Horizon 2.4.1 Short Rail安装手册)
(图片来源:Soltec Quick Guide c-Si 1500V安装手册)
图7 光伏组件搬运实拍图
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