目前光伏邊框以鋁邊框為主，但是鋁合金材料熱膨脹系數(shù)不匹配、導(dǎo)熱性較高、成本較等問題，成為阻礙光伏普及的重要因素。
取而代之的發(fā)展趨勢就是使用復(fù)合材料。
下面我們先從光伏邊框的材料性能需求入手，來看玻纖復(fù)合材料如何成為光伏邊框的新寵。
01 光伏邊框的性能要求
1. 強度和剛度：光伏邊框必須具備足夠的強度和剛度，以承受外部加載和自身重量，保護(hù)太陽能電池模塊不受損。
2. 耐腐蝕性：光伏邊框常常暴露在各種環(huán)境條件下，包括濕氣、酸堿等，因此需要具備良好的耐腐蝕性能，防止邊框腐蝕、銹蝕或變形。
3. 耐候性：太陽能電池組件通常安裝在戶外，需要經(jīng)受各種氣候條件的影響，如陽光、高溫、低溫、風(fēng)、雨等。光伏邊框應(yīng)具備良好的耐候性能，能夠抵御紫外線輻射和溫度變化等。
4. 導(dǎo)熱性：光伏邊框需要具備一定的導(dǎo)熱性，以幫助散熱，保持太陽能電池的溫度穩(wěn)定，提高電池的效率和壽命。
5. 絕緣性：光伏邊框應(yīng)該具備良好的絕緣性，以防止電池與邊框之間的電氣接觸，避免發(fā)生電氣短路。
6. 可加工性：光伏邊框材料需要具備良好的可加工性，以便于制造商進(jìn)行切割、焊接、成型等工藝加工，實現(xiàn)邊框的定制化生產(chǎn)。
7. 可靠性和耐久性：光伏邊框需要具備長期可靠性和耐久性，能夠在多年的使用中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和外觀質(zhì)量。
02 光伏邊框市場預(yù)測
2021年全球太陽能市場規(guī)模約185GW，對應(yīng)邊框市場約230億，其中中國占80%，約200億；2022年因俄烏戰(zhàn)爭及拉動內(nèi)需，組件爆增，預(yù)計光伏組件產(chǎn)能增長約30%，邊框市場約300億；2023年產(chǎn)能增長約20%，預(yù)計邊框可達(dá)360億；按照每年20%的增長幅度，預(yù)計2028年邊框市場可達(dá)到千億。如果全部使用玻纖增強聚氨酯邊框，需用玻纖400萬噸/年，需用聚氨酯100萬噸/年。
03 玻纖增強聚氨酯復(fù)合材料邊框的優(yōu)異性能
01 耐腐蝕、耐鹽霧
玻纖增強聚氨酯復(fù)合材料邊框具有高耐腐蝕、高耐鹽霧的優(yōu)越性能，是海洋及污水處理廠等耐腐蝕應(yīng)用場景中光伏組件邊框的不二選擇。
02 承載更高背壓
沿海組件設(shè)計需要承載更高背壓（約4000Pa）。傳統(tǒng)邊框需要增加厚度，增加成本。玻纖增強聚氨酯復(fù)合材料邊框能充分發(fā)揮力學(xué)性能，較易滿足4000Pa的背壓要求。
03 高屈服強度
玻纖增強聚氨酯復(fù)合材料邊框的屈服強度990MPa，是鋁合金的5倍,保證在應(yīng)力釋放后組件100%回彈，沒有殘余變形，在25年的生命周期內(nèi)可大幅降低硅片的隱裂。
04 防背玻爆裂
玻纖增強聚氨酯材料彈性模量略低于玻璃，在風(fēng)載動態(tài)下邊框具有動載阻尼作用，可有效緩解背面玻璃爆裂的問題。
05 優(yōu)良的絕緣性能
傳統(tǒng)邊框材料是導(dǎo)體，每一塊組件都需接地，增加了BIPV施工的難度及成本。玻纖增強聚氨酯復(fù)合材料邊框具有優(yōu)良的絕緣性能，不需接地。
06 多色彩選擇
傳統(tǒng)邊框顏色單一，要做其它顏色需增加費用。玻纖增強聚氨酯復(fù)合材料邊框有多種顏色供用戶選擇，無需增加費用。
07 防組件彎曲變形
玻纖增強聚氨酯材料邊框與玻璃近乎一樣的膨脹系數(shù)，有效保證組件從工廠端到寒冷地區(qū)時不會發(fā)生彎曲變形的現(xiàn)象發(fā)生。
08 低碳排放
2025年后出口到歐洲的組件有碳排放指標(biāo)的要求。GRPU邊框是低能耗產(chǎn)品，經(jīng)初步計算，從最初級原料（石油及礦石）到制成組件邊框再到第一次回收利用作為一個生命周期，GRPU邊框的碳排放指標(biāo)只有傳統(tǒng)邊框用材的12%，降低組件出口碳排放。
04 玻纖增強復(fù)合材料邊框的應(yīng)用場景
海上光伏電站，無電偶腐蝕在海上光伏場景優(yōu)勢突出。但是苛刻的環(huán)境要求光伏組件材料具備很強的耐鹽霧腐蝕特性，而鋁是活潑金屬，抵抗鹽霧腐蝕能力較弱，傳統(tǒng)鋁邊框方案很難保證25年使用壽命。
而復(fù)合材料無電偶腐蝕性，在海上光伏電站中是重要的技術(shù)解決方案之一。以鋁合金邊框為例，近海組件邊框受鹽霧侵蝕，單層鍍膜玻璃和接線盒都存在水汽現(xiàn)象，需要加強保護(hù)；組件邊緣密封膠封閉不好，水汽對內(nèi)部進(jìn)行侵蝕，無框雙玻邊緣層壓不當(dāng)、存在分層，更易受到水汽侵蝕。
因此玻纖增強復(fù)合材料將成為海上光伏邊框的最新解決方案，既能降低成本還能提高發(fā)電效率。
05 目前玻纖增強復(fù)合材料邊框的挑戰(zhàn)
海上光伏風(fēng)力大，對材料、磨具精度要求更高，要求材料耐沖擊能力高。復(fù)合樹脂邊框?qū)纫筝^高，當(dāng)精度存在偏差時，受到很重外力情況下，存在邊框擠壓變形的可能性。
復(fù)合材料拉擠速度慢于鋁型材，復(fù)合材料拉擠成型技術(shù)為自動化或半自動化流水線生產(chǎn)，速度達(dá) 10m/min，而塑性好的鋁合金型材擠壓速度更快，可達(dá) 100m/min。
圖片
玻纖含量較低時，無法在復(fù)合材料中形成較好的應(yīng)力傳遞網(wǎng)絡(luò)，使得玻纖在復(fù)合材料受到?jīng)_擊載荷下以缺陷的形式存在，導(dǎo)致復(fù)合材料整體沖擊強度降低。隨著玻纖含量增加，復(fù)合材料沖擊強度將會提升。
光伏邊框可能引雷，主因系光伏電站中金屬邊框串起來、較容易感應(yīng)到雷電，鋁邊框具有良好的導(dǎo)電性能，可在雷雨天氣用作避雷。而復(fù)合材料邊框在避雷方面或仍需檢驗。
