مقدمه

در یک ماژول PV، قاب آلومینیومی به عنوان ماده اصلی آب‌بندی و ساختاری عمل می‌کند. سهم هزینه آن درست پس از سلول‌های خورشیدی قرار دارد، معمولاً بین 8.5% تا 13%، و آن را به یکی از بخش‌های اصلی تبدیل می‌کند که ماژول را برای 25 سال یا بیشتر در فضای باز به طور قابل اعتماد کار می‌کند.

روش‌های مختلفی برای عملیات سطحی قاب آلومینیومی وجود دارد، از جمله آنودایزینگ، رنگ‌آمیزی الکتروفورتیک و پوشش پودری (PVDF). اما آنودایزینگ (به ویژه نقره‌ای-سفید و مشکی) به انتخاب اصلی و مطلق تبدیل شده است. این تصادفی نیست. دلیل آن این است که آنودایزینگ می‌تواند به طور سیستماتیک و جامع نیازهای عملکردی سخت یک ماژول PV را برآورده کند. دلایل اصلی را می‌توان در نکات زیر خلاصه کرد.

ایجاد یک سد خوردگی برتر برای محیط‌های خشن

ماژول‌های PV باید برای مدت طولانی در انواع آب و هوا در سراسر جهان، از بیابان‌های خشک و جنگل‌های بارانی مرطوب گرفته تا مناطق ساحلی، فراساحلی و صنعتی بسیار خورنده، خدمت کنند. این شرایط مختلف نیازمندی‌های سخت‌گیرانه‌ای را برای قاب از نظر مقاومت در برابر آب و هوا ایجاد می‌کند. قاب آلومینیومی باید در برابر اشعه UV، نوسانات دمایی روز-شب، اسپری اسید-قلیا-نمک و سایش ماسه مقاومت کند. آلومینیوم در هوا یک لایه اکسید طبیعی تشکیل می‌دهد، اما نازک (حدود 0.1μm)، ناهموار و متخلخل است. در چنین محیط‌هایی، آن لایه طبیعی به اندازه یک ورق کاغذ محافظ است.

آنودایزینگ از یک روش الکتروشیمیایی برای رشد یک فیلم سرامیکی اکسید آلومینیوم (Al₂O₃) متراکم، سخت و با چسبندگی قوی به صورت درجا بر روی سطح آلیاژ آلومینیوم استفاده می‌کند. این لایه تقویت‌شده مصنوعی، پایه مقاومت در برابر خوردگی قاب است.

استاندارد ضخامت فیلم آندی برای قاب‌های آلومینیومی PV بین 10 تا 25 میکرومتر است. این محدوده با در نظر گرفتن چندین عامل تعیین می‌شود: ضخامت کافی فیلم، زیرلایه آلومینیومی را به طور مؤثر از محیط خارجی جدا می‌کند و از خوردگی ناشی از رطوبت، نمک و باران اسیدی جلوگیری می‌کند که عمر ماژول را در شرایط آب و هوایی سخت افزایش می‌دهد.

اگر فیلم خیلی نازک باشد (مثلاً زیر 10 میکرومتر)، محافظت قاب ممکن است ناکافی باشد و منجر به شکست موضعی فیلم اکسید و ایجاد حفره یا ترک شود که بر استحکام کلی سازه تأثیر می‌گذارد. از سوی دیگر، اگر فیلم خیلی ضخیم باشد (بیش از 25 میکرومتر)، محافظت بهبود می‌یابد اما هزینه تولید افزایش می‌یابد و لایه بیش از حد ضخیم شکننده‌تر است و در هنگام نصب یا حمل و نقل در برابر ضربه مستعد ترک خوردن است که در واقع قابلیت اطمینان را کاهش می‌دهد.

طبق استاندارد T/CPIA 0117-2025، فیلم‌های آندی بر اساس ضخامت (مانند AA10، AA15، AA20) برای تطبیق با محیط‌های خورنده مختلف درجه‌بندی می‌شوند. به عنوان مثال، درجه AA15 برای محیط‌های خورنده‌تر مانند پارک‌های صنعتی و کارخانه‌های شیمیایی توصیه می‌شود، در حالی که AA20 برای محیط‌های با خوردگی بسیار بالا مانند مناطق ساحلی و معادن اختصاص دارد.

ایجاد رسانایی مناسب و ایمنی اتصال به زمین در عین حفظ عایق‌بندی

این یک ویژگی به ظاهر متناقض اما حیاتی است. آلومینیوم رسانای خوبی است که به قاب اجازه می‌دهد به راحتی به عنوان بخشی از مسیر اتصال به زمین ماژول عمل کند و جریان صاعقه یا الکتریسیته ساکن را هدایت کند تا حفاظت در برابر صاعقه و تداوم اتصال به زمین برای ایمنی سیستم فراهم شود.

با این حال، خود فیلم آندی یک عایق الکتریکی عالی است. این لایه عایق ابتدا از بدنه قاب محافظت می‌کند و از تبدیل آن به آند خوردگی الکترولیتی در شرایط مرطوب جلوگیری می‌کند. ثانیاً، قاب را از براکت‌های نصب و سایر قطعات فلزی (به ویژه فلزات با پتانسیل متفاوت، مانند پیچ‌های فولادی) جدا می‌کند و خوردگی گالوانیکی ناشی از تماس فلزات غیرهمجنس را به شدت کاهش می‌دهد. موارد خرابی در PV دریایی نشان می‌دهد که قاب‌های آلیاژ آلومینیوم و پیچ‌های فولادی در محیط‌های نمکی دچار خوردگی الکتروشیمیایی جدی می‌شوند و فیلم آندی ضخیم‌تر (همراه با پیچ‌های روکش‌دار عایق) یکی از فرآیندهای کلیدی برای حل این مشکل است.

نکته: اتصال به زمین ماژول PV واقعاً مهم است. به عنوان کسی که شکایت مشتری را در مورد سوختن دیود جعبه اتصال در اثر صاعقه مدیریت کردم، وقتی به محل رسیدم، دیدم نصاب هیچ اقدام اتصال به زمینی روی ماژول انجام نداده است (بدون استفاده از سوراخ‌های اتصال به زمین قاب، واشرهای سوراخ‌کن یا پیچ‌های سوراخ‌کن).

افزایش عملکرد مکانیکی و مقاومت در برابر سایش برای حفظ یکپارچگی سازه

قاب باید بارهایی مانند فشار باد، بار برف و ضربه مکانیکی که ماژول در حین حمل، نصب و بهره‌برداری تحمل می‌کند را تحمل کند.

سختی و مقاومت سایشی بالا: فیلم آندی دارای سختی بسیار بالایی (معمولاً بالای HV300) است که بسیار بیشتر از زیرلایه آلومینیومی است. این امر مقاومت سطح قاب در برابر خراش و سایش را افزایش می‌دهد و در حین نصب و نگهداری از آن محافظت می‌کند و نقاط شروع خوردگی و کاهش ظاهر ناشی از آسیب سطحی را کاهش می‌دهد.

چسبندگی قوی: فیلم آندی مستقیماً از پایه آلومینیومی از طریق یک واکنش شیمیایی رشد می‌کند و به صورت یکپارچه با زیرلایه پیوند می‌خورد و هیچ خطری از پوسته شدن یا ترک خوردن مانند پوشش‌های اسپری ندارد. این چسبندگی بسیار قوی محافظت طولانی‌مدت را تضمین می‌کند و حتی پس از انبساط و انقباض حرارتی طولانی‌مدت، فیلم جدا نمی‌شود.

پشتیبانی از طراحی طولانی‌عمر: خود ماده آلیاژ آلومینیوم می‌تواند 30 تا 50 سال دوام بیاورد. آنودایزینگ یکپارچگی سازه و پایداری استحکام را در کل چرخه عمر ماژول PV (معمولاً 25 سال یا بیشتر) تضمین می‌کند. در مقایسه، قاب‌های ساخته شده از مواد دیگر، مانند قاب‌های فولادی، به راحتی در سوراخ‌های اتصال زمین و سایر نقاط زنگ می‌زنند و تضمین عمر 25 ساله را دشوار می‌کنند، در حالی که قابلیت اطمینان طولانی‌مدت قاب‌های مواد کامپوزیتی هنوز در حال تأیید است.

فرآیند بالغ و سیستم استاندارد کامل که کیفیت و عرضه را تضمین می‌کند

آنودایزینگ یک عملیات سطحی بسیار بالغ و استاندارد در صنعت فرآوری آلومینیوم است، با زنجیره تأمین کامل، راندمان پردازش بالا و هزینه نسبتاً قابل کنترل. گزارش‌های متعدد کارگزاری اشاره می‌کنند که فرآیند تولید قاب آلومینیومی (ذوب و ریخته‌گری - اکستروژن - اکسیداسیون - فرآوری عمیق) بسیار بالغ است که مبنای نفوذ بیش از 95٪ آن در زمینه PV است.

قاب‌های آلومینیومی استانداردسازی بالغ و کیفیت قابل کنترلی را ارائه می‌دهند. از استانداردهای ملی (مانند GB/T 5237.2) تا استانداردهای گروه انجمن PV (T/CPIA 0117)، شاخص‌های واضح و قابل آزمایشی برای ضخامت، سختی، کیفیت آب‌بندی و مقاومت در برابر اسپری نمک فیلم آندی وجود دارد. این امر به کنترل کیفیت پایه محکمی می‌دهد و ثبات و قابلیت اطمینان محصول را تضمین می‌کند.

در مرحله قاب‌بندی، قاب باید با درزگیر به شیشه و پشتیبان چسبانده و آب‌بندی شود. سطح آنودایز شده دارای ساختار ریز متخلخل خاصی است که چسبندگی خوبی با درزگیر ایجاد می‌کند و آب‌بندی قابل اعتماد ماژول را تضمین می‌کند.

در نهایت، انتخاب آنودایزینگ برای قاب آلومینیومی پنل‌های خورشیدی یک "راه‌حل بهینه" است که توسط عملکرد بلندمدت صنعت تأیید شده است.

دیدگاه Ooitech

Ooitech معتقد است: آنودایزینگ به دلیل برآورده‌سازی همزمان مقاومت در برابر خوردگی، ایمنی اتصال زمین، استحکام مکانیکی و کنترل کیفیت استاندارد در طول عمر بیش از ۲۵ سال پنل، به روش اصلی عملیات سطحی قاب‌های آلومینیومی پنل‌های خورشیدی تبدیل شده است.