Ist Aluminium gut für Solarmodule?

Aluminium (oder Aluminium im amerikanischen Englisch und kanadischen Englisch) ist ein chemisches Element mit dem Symbol Al und der Ordnungszahl 13. Aluminium hat eine geringere Dichte als andere unedle Metalle und beträgt etwa ein Drittel der von Stahl. Es hat eine große Affinität zu Sauerstoff und bildet an der Luft eine schützende Oxidschicht auf der Oberfläche. Aluminium ähnelt optisch Silber, sowohl in seiner Farbe als auch in seiner großen Fähigkeit, Licht zu reflektieren. Es ist weich, nicht magnetisch und dehnbar. Es hat ein stabiles Isotop, 27Al; Dieses Isotop kommt sehr häufig vor und macht Aluminium zum zwölfthäufigsten Element im Universum. Die Radioaktivität von 26Al wird bei der Radiodatierung genutzt.

Chemisch gesehen ist Aluminium ein Nachübergangsmetall in der Borgruppe; Wie für die Gruppe üblich, bildet Aluminium Verbindungen hauptsächlich in der Oxidationsstufe +3. Das Aluminiumkation Al3+ ist klein und hoch geladen; als solches polarisiert es und Bindungen, die Aluminium eingeht, neigen zur Kovalenz. Die starke Affinität zu Sauerstoff führt dazu, dass Aluminium in der Natur häufig mit Sauerstoff in Form von Oxiden assoziiert ist; Aus diesem Grund kommt Aluminium auf der Erde hauptsächlich in Gesteinen in der Kruste vor, wo es nach Sauerstoff und Silizium das dritthäufigste Element ist, und nicht im Erdmantel und praktisch nie als freies Metall.

Die Entdeckung von Aluminium wurde 1825 vom dänischen Physiker Hans Christian Ørsted bekannt gegeben. Die erste industrielle Produktion von Aluminium wurde 1856 vom französischen Chemiker Henri Étienne Sainte-Claire Deville initiiert. Mit dem Hall-Héroult-Verfahren, das 1886 unabhängig voneinander vom französischen Ingenieur Paul Héroult und dem amerikanischen Ingenieur Charles Martin Hall entwickelt wurde, wurde Aluminium für die Öffentlichkeit viel zugänglicher, und die Massenproduktion von Aluminium führte zu seiner umfassenden Verwendung in der Industrie und im täglichen Leben. Im Ersten und Zweiten Weltkrieg war Aluminium eine entscheidende strategische Ressource für die Luftfahrt. Im Jahr 1954 wurde Aluminium zum am häufigsten produzierten Nichteisenmetall und übertraf Kupfer. Im 21. Jahrhundert wurde das meiste Aluminium in den Vereinigten Staaten, Westeuropa und Japan in den Bereichen Transport, Technik, Bauwesen und Verpackung verbraucht.

Trotz seines Vorkommens in der Umwelt ist kein lebender Organismus bekannt, der Aluminiumsalze im Stoffwechsel nutzt, aber Aluminium wird von Pflanzen und Tieren gut vertragen. Aufgrund der Fülle dieser Salze ist die Möglichkeit einer biologischen Rolle für sie von anhaltendem Interesse, und die Studien werden fortgesetzt.

Anwendung

Siehe auch: Aluminiumlegierung

Die weltweite Aluminiumproduktion betrug im Jahr 2016 58,8 Millionen Tonnen. Es übertraf die Menge jedes anderen Metalls außer Eisen (1.231 Millionen Tonnen).[138][139]

Aluminium ist fast immer legiert, was seine mechanischen Eigenschaften, insbesondere im gehärteten Zustand, deutlich verbessert. Beispielsweise bestehen die üblichen Aluminiumfolien und Getränkedosen aus Legierungen mit 92 bis 99 % Aluminium.[140] Die Hauptlegierungsmittel sind Kupfer, Zink, Magnesium, Mangan und Silizium (z. B. Duraluminium), wobei die Anteile anderer Metalle nur wenige Gewichtsprozent betragen.[141] Aluminium, sowohl bearbeitet als auch gegossen, wurde unter anderem mit Mangan, Silizium, Magnesium, Kupfer und Zink legiert.[142] Beispielsweise wurde die Kynal-Legierungsfamilie vom britischen Chemiehersteller Imperial Chemical Industries entwickelt.

Aluminiumdose

Die Hauptverwendungszwecke für Aluminiummetall sind:

• Transport (Automobile, Flugzeuge, Lastwagen, Eisenbahnwaggons, Seeschiffe, Fahrräder, Raumfahrzeuge usw.). Aluminium wird wegen seiner geringen Dichte verwendet;

• Verpackung (Dosen, Folie, Rahmen usw.). Aluminium wird verwendet, weil es ungiftig (siehe unten), nicht adsorbierend und splitterfest ist;

• Bauwesen und Konstruktion (Fenster, Türen, Fassadenverkleidung, Baudraht, Ummantelung, Dächer usw.). Da Stahl billiger ist, wird Aluminium verwendet, wenn es auf Leichtigkeit, Korrosionsbeständigkeit oder technische Eigenschaften ankommt;

• Elektrizitätsbezogene Anwendungen (Leiterlegierungen, Motoren und Generatoren, Transformatoren, Kondensatoren usw.). Aluminium wird verwendet, weil es relativ billig und gut leitfähig ist, eine ausreichende mechanische Festigkeit und geringe Dichte aufweist und korrosionsbeständig ist.

• Eine große Auswahl an Haushaltsartikeln, von Kochutensilien bis hin zu Möbeln. Geringe Dichte, gutes Aussehen, einfache Herstellung und Haltbarkeit sind die Schlüsselfaktoren für die Verwendung von Aluminium.

• Maschinen und Geräte (Verarbeitungsgeräte, Rohre, Werkzeuge). Aluminium wird aufgrund seiner Korrosionsbeständigkeit, Nichtpyrophorizität und mechanischen Festigkeit verwendet.

• Tragbare Computergehäuse. Derzeit wird es ohne Legierung nur selten verwendet,[144] aber Aluminium kann recycelt werden und sauberes Aluminium hat einen Restmarktwert: Beispielsweise wurde das Material aus gebrauchten Getränkedosen (UBC) verwendet, um die elektronischen Komponenten des MacBook Air-Laptops, des Pixel 5-Smartphones oder der Summit Lite-Smartwatch zu ummanteln.

Was ist das Material für Solarmodule?

Das Material für den Solarrahmen ist eine 6063-Aluminiumlegierung.

AA 6063 ist eine Aluminiumlegierung mit Magnesium und Silizium als Legierungselementen. Der Standard, der seine Zusammensetzung regelt, wird von der Aluminium Association gepflegt. Es verfügt im Allgemeinen über gute mechanische Eigenschaften und ist wärmebehandelbar und schweißbar. Es ähnelt der britischen Aluminiumlegierung HE9.

6063 ist die am häufigsten für die Aluminiumextrusion verwendete Legierung. Es ermöglicht die Bildung komplexer Formen mit sehr glatten, eloxierbaren Oberflächen und ist daher beliebt für sichtbare architektonische Anwendungen wie Fensterrahmen, Türrahmen, Dächer und Schilderrahmen.

Chemische Zusammensetzung

Die Legierungszusammensetzung von 6063 ist: Aluminiumlegierung 6063

Konstituierendes Element	Minimum (Gew.-%)	Maximum (Gew.-%)
Aluminium (Al)	97,50 %	99,35 %
Magnesium (Mg)	0,45 %	0,90 %
Silizium (Si)	0,20 %	0,60 %
Eisen (Fe)	0	0,35 %
Chrom (Cr)	0	0,10 %
Kupfer (Cu)	0	0,10 %
Mangan (Mn)	0	0,10 %
Titan (Ti)	0	0,10 %
Zink (Sn)	0	0,10 %
Andere	0	0,15 % insgesamt (jeweils 0,05 %)

Mechanische Eigenschaften:

6063-T5

T5 Temper 6063 hat eine Zugfestigkeit von mindestens 140 MPa (20.000 psi) in Dicken bis zu 13 Millimeter (0,5 Zoll) und 130 MPa (19.000 psi) ab 13 mm (0,5 Zoll) Dicke und eine Streckgrenze von mindestens 97 MPa (14.000 psi) bis zu 13 Millimeter (0,5 Zoll). 90 MPa (13.000 psi) von 13 bis 25 mm (0,5 bis 1 Zoll). Es hat eine Dehnung von 8 %.

6063-T6

T6 Temper 6063 hat eine Zugfestigkeit von mindestens 190 MPa (28.000 psi) und eine Streckgrenze von mindestens 160 MPa (23.000 psi). Bei einer Dicke von 3,15 Millimetern (0,124 Zoll) oder weniger weist es eine Dehnung von 8 % oder mehr auf; in dickeren Abschnitten beträgt die Dehnung 10 %.

Abschluss

6063 wird für die Architekturherstellung, Fenster- und Türrahmen, Rohre und Schläuche sowie Aluminiummöbel verwendet. Daher eignet es sich gut für den Einsatz in Solarmodulen.