边框的功能和作用：组件的"骨架"到底扛了什么
光伏边框系列科普 · 01
INFO
在一块光伏组件里，边框可能是最不起眼的部件：没有电池片那样的效率故事，也没有胶膜、焊带那样复杂的材料配方，看上去就是四根铝型材加四个角码。但它是组件里成本占比最高的辅材，也是组件能不能扛住风雪、装不装得上、接不接得了地的关键。作为光伏边框系列的第一篇，我们先把边框的"岗位职责"讲清楚。
01 先认识一下边框
常规晶硅组件的边框由两根长边、两根短边和四个角码组成。长短边是挤压成型的铝合金型材，角码插入型材空腔，通过冲铆或挤压把四边连成一个刚性矩形。层压好的组件（玻璃、胶膜、电池串、背板或背玻）四周涂上硅胶或贴上胶带，插进型材的卡槽里，就成了我们看到的成品组件。
行业里习惯按位置给型材截面的各个面命名：
- A面：组件正面朝上、受光最强的那一面，也就是压在玻璃上方的"上沿"；
- B面：垂直方向的外侧面，决定边框高度（常说的30mm、35mm、40mm边框指的就是这个高度）；
- C面：背面朝下的"底沿"，安装孔、接地孔大多开在这里；
- D面：与B面相对的内侧面，和B面一起围出型材的空腔。
图1 光伏组件边框截面示意（A/B/C/D面与卡槽、空腔）
看起来简单，但截面里每一个尺寸，背后都对应着边框要扛的一项任务。总结下来，边框主要干五件事。
02 机械支撑：给"一块大玻璃"装上骨架
当前主流组件尺寸已经做到2.3~2.4米长、1.1米多宽，面积超过2.5平方米。层压件本身虽然有玻璃，但薄玻璃加柔性胶膜的"夹心板"抗弯刚度有限，单靠它自己既扛不住大风，也撑不住积雪。
边框的第一项职责，就是给层压件加一圈抗弯的骨架。风压和雪载作用在玻璃表面，力的传递路径大致是：
玻璃面板 → 胶膜/硅胶 → 边框卡槽 → 边框型材 → 安装点 → 支架
图2 组件受载时的力传递路径示意
在这条路径上，边框承担了两个角色：一是把面上的载荷收拢到几个安装点上，二是限制组件整体挠度。组件挠度过大，电池片就容易产生隐裂，玻璃边缘和角部的应力也会急剧上升。
衡量边框"扛不扛得住"，最常用的是机械载荷测试。IEC 61215-2:2021 的静态机械载荷测试（MQT 16）规定，测试载荷等于设计载荷乘以不小于1.5的安全系数；同版标准还新增了循环（动态）机械载荷测试（MQT 20），专门考察低幅值、反复的风致应力。行业里常说的"正面5400Pa、背面2400Pa"，最早来自ASTM E1830等测试方法的经典取值：2400Pa模拟双面风载，5400Pa模拟正面的大雪和覆冰。
小结
组件越做越大，边框的抗弯压力就越大。截面形状、壁厚、B面高度，本质上都是在"刚度、重量、成本"三者之间找平衡。这部分我们会在第04篇"边框结构设计"里专门展开。
03 保护与密封：守住层压件最脆弱的一圈
层压件的四条边，是整块组件最容易出问题的位置：
- 玻璃边缘：玻璃最怕的不是正面受压，而是边缘和角部受到磕碰或集中应力，裂纹往往从这里起源；
- 水汽入口：胶膜和背板在边缘暴露的截面，是水汽、氧气进入组件内部的最短路径，对单玻组件尤其关键；
- 材料界面：玻璃、胶膜、背板在边缘处的界面最容易出现分层。
边框和卡槽里的硅胶（或胶带）合在一起，相当于给这一圈加了物理护边和密封层。硅胶既把层压件粘牢在卡槽里，又起到缓冲作用，吸收边框和玻璃之间因热胀冷缩、受载变形产生的相对位移。
另外，边框上通常会开排水孔。如果C面或空腔积水，冬季结冰膨胀可能把边框或角部胀裂，所以排水孔的位置和大小，也是边框设计的一部分。
04 安装接口：组件和支架之间的"通用插头"
组件要装到支架上，总得有个"抓手"。目前主流的安装方式有两种：
- 压块安装：用压块从A面把边框压在檩条或导轨上，现场适应性好，是地面电站的常见做法；
- 螺栓安装：通过C面上预留的安装孔，用螺栓把组件固定在支架上，连接更可靠，跟踪支架上用得较多。
不论哪种方式，安装位置都不是随便选的。对长边来说，安装点设在靠近四分之一长度的位置，边框可以同时形成"跨中"和"悬臂"两段受力，弯矩分布更均匀。这也是安装手册里会明确规定压块区间和安装孔位置的原因：换了安装位置，组件的承载能力可能完全不同，认证报告里的载荷值也就不一定适用了。
图3 两种常见安装方式与推荐安装区间示意
除此之外，边框还承担着搬运、包装和运输时的保护作用。组件出厂后要经历装箱、运输、吊装、现场搬运，其间的磕碰和堆叠受力，几乎都由边框先承受。
05 接地与电气安全：容易被忽略的一项职责
这是边框最容易被忽略、却与人身安全直接相关的一项功能。
铝边框是导体，属于组件的"外露可导电部件"。一旦组件内部绝缘失效，边框可能带电。所以带金属边框的组件必须能可靠接地，让故障电流有安全通路。
IEC 61730-2 中的等电位连接连续性测试（MST 13）就是验证这件事：在制造商指定的接地点和距离它最远的外露导电部件之间，通以组件最大过电流保护额定值2.5倍的电流，持续至少2分钟，再根据电压降计算电阻，判断导电通路是否可靠。
这里有个很实际的细节：铝边框表面的阳极氧化膜是绝缘的。如果接地螺栓或压块只是"压在"氧化膜上，看似连上了，实际接触电阻可能很大。所以工程上会用带齿的接地垫片、专用接地夹，或者在接地孔处保留裸露金属，来刺破或绕开氧化膜。
图4 边框接地：阳极氧化膜与刺破式接地示意
边框接地还和PID（电势诱导衰减）密切相关。在系统高压下，接地的边框和电池片之间形成很大的电位差，这正是PID发生的必要条件之一。边框离电池片有多远、玻璃表面是否潮湿，都会影响漏电流的大小。关于这一点，我们在PID系列里有专门的讨论。
一句话结论
边框不只是"结构件"，它还是组件电气安全链条上的一环。接地做不好，后果不是发电量损失，而是安全风险。
06 一笔不能忽视的成本账
讲完功能，再看看边框的"身价"。
| 项目 | 数据 | 来源 |
|---|---|---|
| 边框占组件成本（2023年） | 约9%，仅次于电池片 | 前瞻产业研究院 |
| 边框占组件成本（2025年） | 约14% | 永臻股份年报（观研天下整理） |
| 铝合金边框占比区间 | 约10%~15% | 科思创 |
| 原生铝型材碳排放 | 约24.2 kg CO₂/kg | TÜV南德（科思创引用） |
在硅料、电池片价格大幅下降之后，辅材的成本权重被动上升，而边框是其中最重的一项。铝价每一次波动，都会直接传导到组件成本上。再加上海外市场对碳足迹的要求越来越严，原生铝的高能耗成了出口组件的新负担。
这也是近两年钢边框、复合材料边框热度不断上升的根本原因：大家都想在"不牺牲可靠性"的前提下，把这块成本和碳排放降下来。不过，替代材料能不能同时扛住五项职责，尤其是机械载荷和接地安全，正是我们后面几篇要仔细拆解的问题。
07 写在最后
把这五件事放在一起看，边框的角色就清楚了：
- 结构骨架：扛住风压、雪载，限制组件挠度；
- 护边密封：保护玻璃边缘，守住水汽入口；
- 安装接口：决定组件怎么装、装在哪里才可靠；
- 接地通路：组件电气安全链条上的关键一环；
- 运输保护：从工厂到现场，先挨磕碰的永远是边框。
一个看似简单的铝型材，同时承担着结构、密封、安装、安全和运输保护五项职责，这也意味着：任何针对边框的降本或材料替代，都要逐项回答"这五件事还能不能做好"。
下一篇，我们从材料讲起：为什么光伏边框几乎清一色用6063铝合金？T5和T6状态有什么区别？壁厚和铝价之间又是怎样的博弈？欢迎关注。
参考资料
- IEC 61215-2:2021 Terrestrial photovoltaic (PV) modules – Design qualification and type approval – Part 2: Test procedures（MQT 16、MQT 20）
- IEC 61730-2 Photovoltaic (PV) module safety qualification – Part 2: Requirements for testing（MST 13 等电位连接连续性测试）
- ASTM E1830 Standard Test Methods for Determining Mechanical Integrity of Photovoltaic Modules
- 前瞻产业研究院：2024年中国光伏组件行业价值链现状及成本结构分析，2024-06
- 观研天下：我国光伏边框行业：成本地位持续提升 加工费下滑影响 盈利短期承压，2026-04
- 科思创：搭载聚氨酯复材边框技术的光伏组件累计出货突破3GW（索比光伏网），2025-06
- T/CPIA 0081—2024 光伏组件用玻纤增强复合材料边框
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