太阳能组件边框技术的进展：多材料比较分析

在购买太阳能组件时，性能和价格是两个核心考量因素。组件的性能不仅依赖于光电转换效率，还与结构强度和耐用性密切相关。作为关键的支撑和保护部件，边框材质对组件的整体表现有直接影响。同时，光伏边框作为高价值的辅材，在组件的成本结构中占据重要地位。例如，当前常用的铝边框，不仅具备良好的强度和耐用性，*其成本占比也达到约13%，高于EVA、玻璃、背板、焊带等其他辅材，仅次于电池片成本的55%。

 

目前，铝合金边框仍然主导市场，*渗透率超过95%。然而，随着行业对环保与效率的不断追求，新材料的探索逐渐增多，如聚氨酯复合材料，为太阳能组件边框带来了更多潜在的高效、经济、环保发展方向。

 

铝合金边框：行业标准

 

铝合金是太阳能组件边框的传统材料，凭借其轻质高强、耐腐蚀和优异的可加工性，广泛应用于光伏行业。其主要特点如下：

 

1. 高强度与低密度的理想结合，确保结构稳定性并减轻重量。

2. 出色的抗腐蚀性能，适应多种复杂气候条件。

3. 良好的导热与导电特性，利于组件散热和接地。

4. 易于加工和回收，符合大规模生产和环保需求。

 

尽管铝合金边框具有显著优势，但其生产能耗较高，且原材料价格波动频繁。在可持续性要求日益严格的背景下，行业正积极寻找替代材料。

 

替代材料的探索

 

为应对铝合金的局限性，业界进行了多种边框材料的创新尝试。以下是几种具有代表性的替代方案：

 

1. 无框双玻组件

无框双玻组件取消了传统边框，采用双层钢化玻璃夹持太阳能电池。理论上，这种设计能够减少材料使用并降低成本。然而，实际应用中，它面临以下问题：

   - 结构刚性不足，易受外力变形。

   - 密封性较差，增加了水汽渗入的风险。

   - 安装复杂，导致施工成本上升。

   这些缺陷限制了无框双玻组件在市场中的推广。

 

2. 橡胶卡扣边框

橡胶卡扣边框旨在利用橡胶的弹性和密封性能提升组件的防水性和便捷性。然而，橡胶的使用寿命通常短于组件本身，尤其在极端温度下性能易受影响。此外，橡胶材料的环保性和回收利用问题仍然存在争议，导致其应用受限。

 

3. 钢结构边框

钢材因其高强度和刚性被应用于特定场景。然而，钢结构边框的重量较大，增加了运输和安装成本。此外，钢材需进行特殊防腐处理，增加了生产复杂度。因此，钢边框主要应用于对强度要求较高的特殊项目，而非常规光伏系统。

 

新兴材料：聚氨酯复合边框

 

近年来，聚氨酯复合材料作为一种新型边框解决方案备受关注。聚氨酯（一般缩写PU）又称聚氨基甲酸酯、聚氨甲酸酯，是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子。

 

这种高分子材料既有橡胶的弹性，又有塑料的强度和优异的加工性能，在塑料、橡胶、泡沫、纤维、涂料、黏合剂和功能高分子七大领域均有重大应用价值。其主要优势包括：

 

1. 重量轻，比铝合金轻约20%，降低了运输与安装成本。

2. 优越的耐腐蚀性，尤其适用于海边等高腐蚀环境。

3. 能耗低，生产过程中碳排放显著减少。

4. 设计灵活，能够根据需求调整强度和弹性。

 

尽管聚氨酯复合材料展现了广阔的前景，但由于该材料面世较晚，行业内的使用率仍然较低，市场推广也尚未充分展开。此外，回收利用体系的不完善也是其面临的主要挑战之一。然而，作为一项潜力巨大的创新材料，聚氨酯复合材料的优势不容忽视，随着时间推移，它有望在行业内获得更广泛的认可。

 

太阳能组件边框技术的发展，反映了光伏行业在效率、成本与可持续性方面的持续追求。铝合金因其综合性能仍然是行业标准，但随着聚氨酯复合材料等新兴方案的出现，边框技术正朝着更加轻量化、耐腐蚀、低能耗的方向发展。

 

理想的太阳能组件边框应具备高强度、低密度、优异的耐候性和环保性能，同时具备经济竞争力。未来，随着材料科学和制造工艺的进步，太阳能组件的边框技术将实现更多突破，为光伏产业的持续发展提供助力。

 

 

*数据来源根据“中国复合材料工业协会”出具报告，https://www.ccia.xin/xingyebaogao/1582.html