腐蚀，短路？组件边框接触用附件选型探讨

光伏组件在户外应用的过程中，不可避免地要与各种附件接触，包括支架、夹具、压块、接地线、排水除泥器等。尽管光伏组件一般都会通过包括IEC标准在内的各种认证，但在户外与各种附件组合成系统后，并不会再做性能测试。

那么，这些形形色色、零零总总的附件，会不会影响光伏组件的固有性能呢?

1. 光伏组件常见边框附件

如前所述，光伏组件常见的边框附件包括支架、夹具、压块、接地线、排水除泥器等等，如下图所示：

图1：光伏组件安装用金属压块

上图中的压块有铝合金材质，也有不锈钢材质，以及一些锌铁合金等。一般双玻组件用的压块都会在金属夹具内部有一块橡胶垫，通常采用硬质三元乙丙橡胶，并有瓦楞形沟槽以增加与玻璃的接触面积，增大摩擦力。不锈钢或锌铁合金的压块也会配有橡胶垫，以免划伤组件边框。

2. 边框附件可能对组件性能的影响

通常，光伏组件都需要按照IEC 61215、61730等标准进行发电性能、物理机械性能、安全性能、耐候性能测试。直接安装在边框上的各种附件，由于和光伏组件形成了一个整体，尽管尚未有要求对“组件+附件”进行类似的测试，但仍需要考虑这些附件是否会影响组件的发电、强度、安全、耐候等性能。

对常见的边框附件，我们一般要考虑该附件是否会影响到组件的发电性能(发电功率、抗PID衰减等)、机械强度、阻燃及防火性能、耐腐蚀性能。比如说：

- 是否会对组件表面形成遮挡;

- 是否会损伤组件铝边框表面;

- 是否会破坏铝边框绝缘性能;

- 材料本身是否耐老化、阻燃?

一般安装在铝边框上的附件，体积都很小，即便可能有阴影也不会影响玻璃表面的光辐照，这一点也很容易被理解，因此基本上不会有遮挡的情况。

对于铝边框表面的划伤，也很容易从外观上看出，因此金属附件在设计时大多也会考虑到。比如说非铝合金材质的金属压块，会考虑配置橡胶垫，不仅起到了隔离边框和压块的效果，也能够起到防滑的作用。

而那些看不见的影响，则是容易被大家忽略的，往往也是最重要的性能，是这些附件是否会破坏组件的绝缘性能，影响组件的防火性能，对组件边框造成腐蚀等。

3. 边框附件与组件绝缘、安全性能

光伏组件都需要进行绝缘性能测试、接地连续性测试、抗PID性能测试，还需要做阻燃等级测试、湿热老化测试等。

所谓组件绝缘测试，是将组件正负极短路后连接到绝缘耐压仪的正极，再将边框接地孔接到绝缘耐压仪的负极，测试从接线盒到边框接地孔之间的电阻。

电流从接线盒到焊带再到电池片基本是导通的，然后分两个通道，穿过封装材料、正面玻璃或背面背板(或玻璃)，从玻璃(或背板)表面到边框密封胶，再到铝边框，通过铝边框表面到接地孔，形成测试回路。

由此可以看到，铝边框的表面绝缘电阻，铝边框本身的绝缘性能，对于组件的绝缘性能测试是非常重要的，这也是为何组件铝边框都需要做阳极氧化处理的重要原因。

如果组件边框上的附件金属属于导电的，比如不锈钢、锌铁合金、未处理过的铝合金，那么组件边框的绝缘性能将被该金属附件完全破坏。尤其是当金属附件离组件边框接地孔较近时，这种影响可能会更大。如下图所示：

上图展示的是一种被称作“灰水清除器”的不锈钢材质配件，卡在组件边框外侧，从组件边框上沿包围到组件边框下沿。而从上图的右边边框示意图可以看到，组件的接地孔一般都是在边框下沿离组件玻璃距离最远的部位，在组件四个角一般都会有。

将接地孔设计为最远的原因就是为了增加漏电流从组件玻璃到接地孔的漏电距离。而一旦用这种不锈钢材质配件将边框上表面和下表面短路，那么从组件玻璃到接地孔的漏电流通道可能一下子缩短到几毫米，而此前至少也是整个边框的厚度，比如35边框一般漏电流通道最短为4-5厘米。

4. 边框附件与组件抗PID性能

抗PID几乎是组件一个永恒的性能要求，PID对组件发电功率的影响很大，而PID产生的机理则是：电池表面的漏电流经过封装材料 – 玻璃(或背板)，穿过边框密封胶到达铝边框，沿着铝边框流到接地孔，形成对地漏电流。越容易发生漏电流、漏电流越大，组件PID发生的概率也就越大。

在上图中，组件表面黑色的部位，表面该部位的电池片发生了PID效应。由于组件的下表面靠近边框处有更多的积灰，因而该处的玻璃表面电阻更小，漏电流更大，也就更容易出现PID效应。

如前面所述，如果组件边框上的附件改变了边框的绝缘性能，将铝边框表面短路从而缩短了漏电流通道，那么该处的电池片就有可能因为漏电流的增加而产生PID效应。

因此，一些金属压块，往往辅之以橡胶绝缘垫，一方面起到了防滑、防损伤的作用，另一方面也起到了金属压块与铝边框之间的绝缘作用。

5. 边框附件与边框抗腐蚀性能

组件的边框一般都是铝合金材质，并将铝合金表面进行阳极氧化(钝化)处理形成一层致密的氧化膜，以防止在空气中氧化腐蚀，因而可以在户外使用25年以上。

这是在假设铝边框始终与空气接触的情况下，而当铝边框与金属附件接触时，情况就可能不一样了。

百度一下“铝合金不锈钢异金属腐蚀”，可以看到相关的回答：

因此，当铝合金与不锈钢长期接触并暴露在空气中，先腐蚀的是铝合金，作为“牺牲阳极保护法”的典型，铝合金被牺牲了。

而这种情况下被腐蚀的铝合金，与铝合金钝化产生的致密钝化膜不一样，会像铁锈那样脱落，并破坏原有的致密钝化膜。

当然，这种情况的发生可能是非常缓慢的，但对于需要在户外应用25年以上的组件来说，还是必须引起足够的重视!

尽管，接地线也是异金属材质，但接地线连在接地孔，位于铝合金边框的下沿，远离组件表面，影响可能可以忽略。

6. 组件边框附件可能引起的质保风险

以上所述的，是组件边框附件可能会对组件发电性能、组件边框的机械性能、组件本身的绝缘性能带来的影响。这些影响可能是缓慢的、长期的、不容易被注意到、被重视的，然而却是很有可能发生的。

在组件25年的漫长生命周期中，很难说清楚组件性能会受哪些影响，因此一般组件厂都会给与一定时长的质保，如果投保，那保险公司也会对组件进行一定的赔偿。

但如果组件上安装了可能影响组件性能的附件，比如说影响了组件的绝缘性能、抗PID性能、铝边框耐久性能、接地性能，那原本组件厂给的质保承诺、保险公司给的赔偿承诺，很可能因为这些不经意却又价值很低的附件而消失，或是变成一场扯皮。

一旦出现这样的情况，无论是对业主，还是对于附件供应商、EPC、组件厂，都将是得不偿失的。

事实上，由于这些附件的价值极低，也没有任何人会去将这些附件装在组件上去做全套的IEC测试。

7. 组件边框附件的选型建议

了解了组件边框附件可能带来的风险，我们仍然不能因噎废食，毕竟这些附件依然是不可或缺的。因此，组件边框附件选型时，推荐考虑以下一些因素：

- 不改变、破坏组件原有结构

- 不降低铝边框绝缘性能

- 不影响组件防火发电性能

- 不易老化、降解，避免对组件材料带来不利影响

- 不影响边框性能和组件寿命

进而，在对组件边框附件进行选型时，还要考虑：

- 易安装，易更换

- 具有优异的耐老化性能

- 使用寿命尽可能长

- 附件的功能不会衰减(比如靠亲水添加剂、亲水涂料实现的组件排水性是否能保持长久)

- 对环境无污染

从现有的经验来看，最保险的依然是采用和边框相同材质的铝合金配件，避免采用不锈钢、锌铁配件，避免采用易软化、易老化的塑胶材料。

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