目前光伏邊框以鋁邊框為主，但是鋁合金材料熱膨脹系數不匹配、導熱性較高、成本較等問題，成為阻礙光伏普及的重要因素。

 

取而代之的發展趨勢就是使用復合材料。

 

下面我們先從光伏邊框的材料性能需求入手，來看玻纖復合材料如何成為光伏邊框的新寵。

 

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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，需要經受各種氣候條件的影響，如陽光、高溫、低溫、風、雨等。光伏邊框應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. 導熱性：光伏邊框需要具備一定的導熱性，以幫助散熱，保持太陽能電池的溫度穩定，提高電池的效率和壽命。

5. 絕緣性：光伏邊框應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，以便于制造商進行切割、焊接、成型等工藝加工，實現邊框的定制化生產。

 

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構穩定性和外觀質量。

 

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光伏邊框市場預測

2021年全球太陽能市場規模約185GW，對應邊框市場約230億，其中中國占80%，約200億；2022年因俄烏戰爭及拉動內需，組件爆增，預計光伏組件產能增長約30%，邊框市場約300億；2023年產能增長約20%，預計邊框可達360億；按照每年20%的增長幅度，預計2028年邊框市場可達到千億。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。

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玻纖增強聚氨酯復合材料邊框的優異性能

 

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耐腐蝕、耐鹽霧

 

玻纖增強聚氨酯復合材料邊框具有高耐腐蝕、高耐鹽霧的優越性能，是海洋及污水處理廠等耐腐蝕應用場景中光伏組件邊框的不二選擇。

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承載更高背壓

 

沿海組件設計需要承載更高背壓（約4000Pa）。傳統邊框需要增加厚度，增加成本。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框能充分發揮力學性能，較易滿足4000Pa的背壓要求。

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高屈服強度

 

玻纖增強聚氨酯復合材料邊框的屈服強度990MPa，是鋁合金的5倍,保證在應力釋放后組件100%回彈，沒有殘余變形，在25年的生命周期內可大幅降低硅片的隱裂。

 

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防背玻爆裂

 

玻纖增強聚氨酯材料彈性模量略低于玻璃，在風載動態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。

 

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優良的絕緣性能

 

傳統邊框材料是導體，每一塊組件都需接地，增加了BIPV施工的難度及成本。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框具有優良的絕緣性能，不需接地。

 

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多色彩選擇

 

傳統邊框顏色單一，要做其它顏色需增加費用。玻纖增強聚氨酯復合材料邊框有多種顏色供用戶選擇，無需增加費用。

 

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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，有效保證組件從工廠端到寒冷地區時不會發生彎曲變形的現象發生。

 

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低碳排放

 

2025年后出口到歐洲的組件有碳排放指標的要求。GRPU邊框是低能耗產品，經初步計算，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邊框的碳排放指標只有傳統邊框用材的12%，降低組件出口碳排放。

 

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玻纖增強復合材料邊框的應用場景

海上光伏電站，無電偶腐蝕在海上光伏場景優勢突出。但是苛刻的環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，傳統鋁邊框方案很難保證25年使用壽命。

 

而復合材料無電偶腐蝕性，在海上光伏電站中是重要的技術解決方案之一。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象，需要加強保護；組件邊緣密封膠封閉不好，水汽對內部進行侵蝕，無框雙玻邊緣層壓不當、存在分層，更易受到水汽侵蝕。

 

因此玻纖增強復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電效率。

 

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目前玻纖增強復合材料邊框的挑戰

 

? 海上光伏風力大，對材料、磨具精度要求更高，要求材料耐沖擊能力高。復合樹脂邊框對精度要求較高，當精度存在偏差時，受到很重外力情況下，存在邊框擠壓變形的可能性。

 

? 復合材料拉擠速度慢于鋁型材，復合材料拉擠成型技術為自動化或半自動化流水線生產，速度達10m/min，而塑性好的鋁合金型材擠壓速度更快，可達100m/min。

? 玻纖含量較低時，無法在復合材料中形成較好的應力傳遞網絡，使得玻纖在復合材料受到沖擊載荷下以缺陷的形式存在，導致復合材料整體沖擊強度降低。隨著玻纖含量增加，復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、較容易感應到雷電，鋁邊框具有良好的導電性能，可在雷雨天氣用作避雷。而復合材料邊框在避雷方面或仍需檢驗。