Inleiding

In een PV-module fungeert het aluminium frame als het belangrijkste afdichtings- en constructiemateriaal. Het kostenaandeel ligt direct achter de zonnecellen, meestal tussen 8,5% en 13%, waardoor het een van de kernonderdelen is die een module gedurende 25 jaar of langer betrouwbaar buitenshuis laat functioneren.

Er zijn verschillende manieren om het oppervlak van een aluminium frame te behandelen, waaronder anodiseren, elektroforese lakken en poedercoaten (PVDF). Maar anodiseren (met name zilverwit en zwart) is de absolute mainstream keuze geworden. Dit is geen toeval. Het komt doordat anodiseren systematisch en volledig kan voldoen aan de strenge prestatie-eisen die een PV-module aan zijn frame stelt. De kernredenen kunnen worden onderverdeeld in de volgende punten.

Het Bouwen van een Superieure Corrosiebarrière voor Zware Omgevingen

PV-modules moeten langdurig functioneren in allerlei klimaten wereldwijd, van droge woestijnen en vochtige regenwouden tot zeer corrosieve kust-, offshore- en industriële zones. Deze verschillende omstandigheden stellen zware weersbestendigheidseisen aan het frame. Het aluminium frame moet bestand zijn tegen UV-straling, dag-nacht temperatuurschommelingen, zuur-base-zoutsproeien en zandslijtage. Aluminium vormt in de lucht wel een natuurlijke oxidelaag, maar die is dun (ongeveer 0,1 μm), ongelijkmatig en poreus. In dergelijke omgevingen is die natuurlijke laag ongeveer zo beschermend als een vel papier.

Anodiseren gebruikt een elektrochemische methode om een dichte, harde en sterk gebonden aluminiumoxide (Al₂O₃) keramische film in-situ op het aluminiumlegeringsoppervlak te laten groeien. Deze kunstmatig versterkte laag vormt de basis van de corrosiebestendigheid van het frame.

De standaard voor de dikte van de anodische laag voor PV-aluminiumframes ligt tussen 10 en 25 μm. Dit bereik is vastgesteld met verschillende factoren in gedachten: voldoende laagdikte isoleert het aluminiumsubstraat effectief van de buitenomgeving, waardoor vocht, zoutnevel en zure regen het frame niet kunnen aantasten, wat de levensduur van de module verlengt onder zware weersomstandigheden buitenshuis.

Als de laag te dun is (bijvoorbeeld onder 10 μm), kan de bescherming van het frame tekortschieten, wat leidt tot plaatselijke afbraak van de oxidelaag en putcorrosie of scheuren veroorzaakt die de algehele structurele sterkte aantasten. Aan de andere kant, als de laag te dik is (meer dan 25 μm), verbetert de bescherming, maar stijgen de productiekosten, en een te dikke laag is brozer, waardoor deze gemakkelijker kan barsten bij stoten tijdens installatie of transport, wat de betrouwbaarheid juist verlaagt.

Onder de norm T/CPIA 0117-2025 worden anodische lagen ingedeeld op dikte (zoals AA10, AA15, AA20) om aan te sluiten bij verschillende corrosieomgevingen. Zo wordt de AA15-kwaliteit aanbevolen voor corrosievere omgevingen zoals industrieparken en chemische fabrieken, terwijl AA20 is gereserveerd voor zeer corrosieve omgevingen zoals kustgebieden en mijnen.

Het leveren van de juiste geleidbaarheid en aardingsveiligheid met behoud van isolatie

Dit is een schijnbaar tegenstrijdige maar cruciale eigenschap. Aluminium is een goede geleider, waardoor het frame gemakkelijk kan dienen als onderdeel van het aardingspad van de module, waardoor bliksemstroom of statische elektriciteit wordt afgevoerd voor bliksembeveiliging en aardingscontinuïteit voor de systeemveiligheid.

Toch is de anodische laag zelf een uitstekende elektrische isolator. Deze isolerende laag beschermt eerst het framelichaam en voorkomt dat het de anode wordt van elektrolytische corrosie in vochtige omstandigheden. Ten tweede isoleert het het frame van montagebeugels en andere metalen onderdelen (vooral metalen met verschillende potentialen, zoals stalen bouten), wat de galvanische corrosie die contact tussen ongelijke metalen kan veroorzaken, aanzienlijk vermindert. Uit faalgevallen bij offshore-PV blijkt dat aluminiumlegeringsframes en stalen bouten ernstige elektrochemische corrosie ondergaan in zoutnevelomgevingen, en een dikkere anodische laag (gecombineerd met geïsoleerde bouten) is een van de belangrijkste processen die dit probleem oplost.

PS: Het aarden van een PV-module is echt belangrijk. Als de persoon die een klacht van een klant behandelde waarbij een blikseminslag een diode in de aansluitdoos had opgeblazen, toen ik ter plaatse kwam, ontdekte ik dat de installateur helemaal geen aardingsmaatregelen had genomen op de module (geen gebruik van aardingsgaten in het frame, doorbreekringen of doorbreekschroeven).

Verbetering van mechanische prestaties en slijtvastheid om structurele integriteit te beschermen

Het frame moet belastingen kunnen dragen zoals winddruk, sneeuwbelasting en mechanische impact die de module ondervindt tijdens transport, installatie en gebruik.

Hoge hardheid en slijtvastheid: De anodische film heeft een zeer hoge hardheid (meestal boven HV300), veel hoger dan het aluminiumsubstraat. Dit verhoogt de kras- en slijtvastheid van het frameoppervlak, beschermt het beter tijdens installatie en onderhoud en vermindert corrosie-startpunten en verlies van uiterlijk door oppervlakteschade.

Sterke hechting: De anodische film groeit direct uit de aluminiumbasis via een chemische reactie en vormt één geheel met het substraat, zonder het risico op afbladderen of loslaten zoals bij gespoten coatings. Deze zeer sterke hechting zorgt voor blijvende bescherming, en zelfs na langdurige thermische uitzetting en krimp zal de film niet loslaten.

Ondersteuning van een langlevend ontwerp: Aluminiumlegering zelf kan 30 tot 50 jaar meegaan. Anodiseren beschermt verder de structurele integriteit en sterkte-stabiliteit gedurende de volledige levenscyclus van de PV-module (meestal 25 jaar of meer). Ter vergelijking: frames van andere materialen, zoals stalen frames, roesten gemakkelijk bij aardingsgaten en andere plekken, waardoor een levensduur van 25 jaar moeilijk te garanderen is, terwijl de langetermijnbetrouwbaarheid van composietmateriaalframes nog wordt geverifieerd.

Een volwassen proces en compleet normensysteem dat kwaliteit en levering waarborgt

Anodiseren is een uiterst volwassen en standaard oppervlaktebehandeling in de aluminiumverwerkende industrie, met een complete toeleveringsketen, hoge verwerkingsefficiëntie en relatief beheersbare kosten. Meerdere brokerage-rapporten merken op dat het productieproces van aluminium frames (smelten en gieten - extrusie - oxidatie - diepe verwerking) zeer volwassen is, wat de basis is voor het meer dan 95% marktaandeel in de PV-sector.

Aluminium frames bieden volwassen standaardisatie en beheersbare kwaliteit. Van nationale normen (zoals GB/T 5237.2) tot PV-verenigingsgroepsnormen (T/CPIA 0117) zijn er duidelijke en testbare indicatoren voor de dikte, hardheid, afdichtingskwaliteit en zoutsproeibestendigheid van de anodische film. Dit geeft kwaliteitscontrole een solide basis en zorgt voor productconsistentie en betrouwbaarheid.

In de framestap moet het frame met kit aan het glas en de backsheet worden verlijmd en afgedicht. Het geanodiseerde oppervlak heeft een bepaalde micro-poreuze structuur die een goede hechting met de kit vormt, wat zorgt voor een betrouwbare afdichting van de module.

Uiteindelijk is het kiezen van anodiseren voor het PV-aluminiumframe een "optimale oplossing" die door langdurige industriële praktijk is bevestigd.

Ooitech's Visie

Ooitech gelooft: anodiseren is de gangbare oppervlaktebehandeling voor PV-aluminiumframes geworden omdat het tegelijkertijd voldoet aan corrosiebestendigheid, aardingsveiligheid, mechanische sterkte en gestandaardiseerde kwaliteitscontrole gedurende de levensduur van een module van meer dan 25 jaar.