复合材料边框的强度提升及其高可靠性组件

闫灯周，孙泽华，陈真，夏正月^*，邢国强^*

通威太阳能（成都）有限公司

E-mail: xiazy01@tongwei.com; xinggq01@tongwei.com

报告摘要

太阳能是当今应用最广泛的清洁能源之一，是实现“双碳目标”的主力军，行业对光伏产品的使用寿命与碳足迹的要求逐步提高。鉴于此，在这项工作中设计了一种具有高强度的新型复合材料边框及组件，能够满足户外长期使用的强度要求，同时可以结合安装配件设计，满足特殊强度的应用需求，并显著降低了组件生产的碳排放对提高光伏产品竞争力具有重要意义。

在这项工作中，结合两种方法对复合材料边框组件产品的强度进行提升。一方面，对型材内部的玻璃纤维织物分布进行设计，提升型材自身强度，将玻璃纤维织物设计在型材的力学薄弱位置，有效增强了复合材料边框的横向力学性能，改进后材料的横向力学性能提升了86.1%，DH2000、UV120后的组件载荷测试合格（功率衰减＜1%）。另一方面，对外部安装配件进行优化设计，增加接触面及应力分布均匀性，进一步提升可承载的强度。优化后的组件通过高强载荷测试（正压7200Pa、背压4000Pa、功率衰减＜1%），在3倍的设计余量下，理论上可以通过14级以上台风考验。

除了更强的力学性能，这项工作中的复合材料边框组件也具有更低的运行成本。使用Ansys软件模拟不同载荷下的组件应力及形变分布，并结合近50年气象数据，预测组件理论寿命，使用Pvsyst软件推算使用复合材料边框组件在理论工作寿命中度电成本下降1.89分/W，较常规铝边框组件产品碳足迹降低85%。

这一成果不仅彰显了通威在产品技术迭代及促进碳中和方面的卓越贡献，也充分展示了通过创新封装策略实现高发电量与长寿命双重优势的光伏组件设计潜力。

关键词：光伏组件；复合材料；新型边框；高强载荷