อลูมิเนียมดีสำหรับแผงโซลาร์เซลล์หรือไม่?

อะลูมิเนียม (หรืออะลูมิเนียมในภาษาอังกฤษแบบอเมริกันและภาษาอังกฤษแบบแคนาดา) เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีสัญลักษณ์ Al และเลขอะตอม 13 อะลูมิเนียมมีความหนาแน่นต่ำกว่าโลหะทั่วไปอื่นๆ ประมาณหนึ่งในสามของเหล็กกล้า มีความสัมพันธ์กับออกซิเจนได้ดี และสร้างชั้นป้องกันออกไซด์บนพื้นผิวเมื่อสัมผัสกับอากาศ อลูมิเนียมมีลักษณะคล้ายกับสีเงินทั้งในด้านสีและความสามารถในการสะท้อนแสงได้ดีเยี่ยม มันนุ่ม ไม่เป็นแม่เหล็ก และเหนียว มีไอโซโทปเสถียรหนึ่งไอโซโทป 27Al; ไอโซโทปนี้เป็นเรื่องธรรมดามาก ทำให้อะลูมิเนียมเป็นองค์ประกอบที่พบมากที่สุดอันดับที่สิบสองในจักรวาล กัมมันตภาพรังสีของ 26Al ใช้ในการฉายรังสี

ในทางเคมี อลูมิเนียมเป็นโลหะหลังการเปลี่ยนสถานะในกลุ่มโบรอน ตามปกติสำหรับกลุ่มนี้ อะลูมิเนียมจะก่อตัวเป็นสารประกอบโดยหลักจะมีสถานะออกซิเดชัน +3 อะลูมิเนียมไอออนบวก Al3+ มีขนาดเล็กและมีประจุสูง ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นโพลาไรซ์ และรูปแบบพันธะอะลูมิเนียมมีแนวโน้มไปทางโควาเลนซี ความสัมพันธ์อันดีต่อออกซิเจนทำให้อะลูมิเนียมมีความสัมพันธ์กันโดยทั่วไปกับออกซิเจนในธรรมชาติในรูปของออกไซด์ ด้วยเหตุนี้ อะลูมิเนียมจึงถูกพบบนโลกโดยหลักแล้วอยู่ในหินในเปลือกโลก ซึ่งเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับสามรองจากออกซิเจนและซิลิคอน แทนที่จะพบในเนื้อโลก และแทบไม่เคยเป็นโลหะอิสระเลย

การค้นพบอะลูมิเนียมได้รับการประกาศในปี พ.ศ. 2368 โดยนักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก ฮันส์ คริสเตียน เออร์สเตด การผลิตอะลูมิเนียมทางอุตสาหกรรมครั้งแรกริเริ่มโดยนักเคมีชาวฝรั่งเศส Henri Étienne Sainte-Claire Deville ในปี พ.ศ. 2399 อะลูมิเนียมแพร่หลายมากขึ้นต่อสาธารณชนด้วยกระบวนการ Hall–Héroult พัฒนาขึ้นโดยอิสระโดยวิศวกรชาวฝรั่งเศส Paul Héroult และวิศวกรชาวอเมริกัน Charles Martin Hall ในปี พ.ศ. 2429 และการผลิตอะลูมิเนียมจำนวนมากได้นำไปสู่การใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมและชีวิตประจำวัน ในสงครามโลกครั้งที่ 1 และ 2 อะลูมิเนียมเป็นทรัพยากรเชิงกลยุทธ์ที่สำคัญสำหรับการบิน ในปี พ.ศ. 2497 อลูมิเนียมกลายเป็นโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่มีการผลิตมากที่สุด แซงหน้าทองแดง ในศตวรรษที่ 21 อลูมิเนียมส่วนใหญ่ถูกใช้ในการขนส่ง วิศวกรรม การก่อสร้าง และบรรจุภัณฑ์ในสหรัฐอเมริกา ยุโรปตะวันตก และญี่ปุ่น

แม้จะแพร่หลายในสิ่งแวดล้อม แต่ก็ทราบกันว่าไม่มีสิ่งมีชีวิตใดใช้เกลืออะลูมิเนียมในการเผาผลาญ แต่พืชและสัตว์สามารถทนต่ออะลูมิเนียมได้ดี เนื่องจากเกลือเหล่านี้มีอยู่มากมาย ศักยภาพในบทบาททางชีววิทยาของเกลือเหล่านี้จึงเป็นที่สนใจอย่างต่อเนื่อง และการศึกษายังคงดำเนินต่อไป

แอปพลิเคชัน

ดูเพิ่มเติมที่: อลูมิเนียมอัลลอยด์

การผลิตอลูมิเนียมทั่วโลกในปี 2559 อยู่ที่ 58.8 ล้านเมตริกตัน เกินกว่าโลหะอื่นๆ ยกเว้นเหล็ก (1,231 ล้านเมตริกตัน)[138] [139]

อลูมิเนียมมักถูกผสมด้วยโลหะผสมเกือบทุกครั้ง ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางกลได้อย่างเห็นได้ชัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการอบคืนสภาพ ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมฟอยล์ทั่วไปและกระป๋องเครื่องดื่มเป็นโลหะผสมของอะลูมิเนียม 92% ถึง 99%[140] สารผสมหลักได้แก่ ทองแดง สังกะสี แมกนีเซียม แมงกานีส และซิลิคอน (เช่น ดูราลูมิน) โดยมีระดับของโลหะอื่นๆ เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก อะลูมิเนียมทั้งแบบขึ้นรูปและแบบหล่อได้รับการผสมกับ: แมงกานีส ซิลิคอน แมกนีเซียม ทองแดง และสังกะสี และอื่นๆ อีกมากมาย ตัวอย่างเช่น โลหะผสมในตระกูล Kynal ได้รับการพัฒนาโดย Imperial Chemical Industries ผู้ผลิตสารเคมีของอังกฤษ

กระป๋องอลูมิเนียม

การใช้งานหลักสำหรับโลหะอลูมิเนียมได้แก่:

• การขนส่ง (รถยนต์ เครื่องบิน รถบรรทุก รถไฟ เรือเดินทะเล จักรยาน ยานอวกาศ ฯลฯ) อลูมิเนียมถูกใช้เนื่องจากมีความหนาแน่นต่ำ

• บรรจุภัณฑ์ (กระป๋อง ฟอยล์ กรอบ ฯลฯ) อะลูมิเนียมถูกนำมาใช้เนื่องจากไม่เป็นพิษ (ดูด้านล่าง) ไม่ดูดซับ และไม่แตกเป็นชิ้น

• อาคารและการก่อสร้าง (หน้าต่าง ประตู ผนัง ลวดอาคาร ฝัก หลังคา ฯลฯ) เนื่องจากเหล็กมีราคาถูกกว่า อลูมิเนียมจึงถูกนำมาใช้เมื่อความเบา ความต้านทานการกัดกร่อน หรือคุณสมบัติทางวิศวกรรมมีความสำคัญ

• การใช้งานที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้า (โลหะผสมตัวนำ มอเตอร์ และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หม้อแปลง ตัวเก็บประจุ ฯลฯ) อะลูมิเนียมถูกนำมาใช้เนื่องจากมีราคาค่อนข้างถูก นำไฟฟ้าได้สูง มีความแข็งแรงทางกลเพียงพอและมีความหนาแน่นต่ำ และทนทานต่อการกัดกร่อน

• ของใช้ในครัวเรือนหลากหลายตั้งแต่อุปกรณ์ทำอาหารไปจนถึงเฟอร์นิเจอร์ ความหนาแน่นต่ำ รูปลักษณ์ที่ดี ความง่ายในการผลิต และความทนทานเป็นปัจจัยสำคัญของการใช้อะลูมิเนียม

• เครื่องจักรและอุปกรณ์ (อุปกรณ์แปรรูป ท่อ เครื่องมือ) อะลูมิเนียมถูกนำมาใช้เนื่องจากมีความทนทานต่อการกัดกร่อน ไม่เกิดไพโรโฟริซิตี และความแข็งแรงทางกล

• เคสคอมพิวเตอร์แบบพกพา ปัจจุบันไม่ค่อยมีการใช้โดยไม่ผสมโลหะผสม แต่อะลูมิเนียมสามารถรีไซเคิลได้ และอะลูมิเนียมที่สะอาดก็มีมูลค่าคงเหลือในตลาด ตัวอย่างเช่น วัสดุกระป๋องเครื่องดื่มที่ใช้แล้ว (UBC) ถูกใช้เพื่อห่อหุ้มชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ของแล็ปท็อป MacBook Air, สมาร์ทโฟน Pixel 5 หรือสมาร์ทวอทช์ Summit Lite

วัสดุสำหรับแผงโซลาร์เซลล์คืออะไร?

วัสดุสำหรับโครงโซลาร์เซลล์คืออลูมิเนียมอัลลอยด์ 6063

AA 6063 เป็นโลหะผสมอลูมิเนียม โดยมีแมกนีเซียมและซิลิคอนเป็นองค์ประกอบโลหะผสม มาตรฐานการควบคุมองค์ประกอบของมันได้รับการดูแลโดย The Aluminium Association โดยทั่วไปแล้วจะมีคุณสมบัติทางกลที่ดี และสามารถอบชุบและเชื่อมได้ด้วยความร้อน มันคล้ายกับอลูมิเนียมอัลลอยด์ของอังกฤษ HE9

6063 เป็นโลหะผสมทั่วไปที่ใช้สำหรับการอัดขึ้นรูปอะลูมิเนียม ช่วยให้สามารถสร้างรูปทรงที่ซับซ้อนด้วยพื้นผิวที่เรียบมากซึ่งเหมาะสำหรับการชุบอโนไดซ์ และเป็นที่นิยมสำหรับการใช้งานทางสถาปัตยกรรมที่มองเห็นได้ เช่น กรอบหน้าต่าง กรอบประตู หลังคา และกรอบป้าย

องค์ประกอบทางเคมี

ส่วนประกอบโลหะผสมของ 6063 คือ: อลูมิเนียม aiioy 6063

องค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบ	ขั้นต่ำ (% โดยน้ำหนัก)	สูงสุด (% โดยน้ำหนัก)
อะลูมิเนียม (อัล)	97.50%	99.35%
แมกนีเซียม (มก.)	0.45%	0.90%
ซิลิคอน (ศรี)	0.20%	0.60%
เหล็ก (เฟ)	0	0.35%
โครเมียม (Cr)	0	0.10%
ทองแดง (ลูกบาศ์ก)	0	0.10%
แมงกานีส (Mn)	0	0.10%
ไทเทเนียม (Ti)	0	0.10%
สังกะสี (Sn)	0	0.10%
คนอื่น	0	รวม 0.15% (อันละ 0.05%)

คุณสมบัติทางกล:

6063-T5

T5 temper 6063 มีความต้านทานแรงดึงสูงสุดอย่างน้อย 140 MPa (20,000 psi) ในความหนาสูงสุด 13 มิลลิเมตร (0.5 นิ้ว) และ 130 MPa (19,000 psi) ตั้งแต่ความหนา 13 มม. (0.5 นิ้ว) และความแข็งแรงของผลผลิตอย่างน้อย 97 MPa (14,000 psi) ถึง 13 มิลลิเมตร (0.5 นิ้ว) และ 90 MPa (13,000 psi) ตั้งแต่ 13 ถึง 25 มม. (0.5 ถึง 1 นิ้ว) มีการยืดตัว 8%

6063-T6

T6 เทมเปอร์ 6063 มีความต้านทานแรงดึงสูงสุดอย่างน้อย 190 MPa (28,000 psi) และความแข็งแรงของผลผลิตอย่างน้อย 160 MPa (23,000 psi) ในความหนา 3.15 มิลลิเมตร (0.124 นิ้ว) หรือน้อยกว่า มีการยืดตัว 8% หรือมากกว่า ในส่วนที่หนาขึ้นจะมีการยืดตัว 10%

บทสรุป

6063 ใช้สำหรับงานสถาปัตยกรรม กรอบหน้าต่างและประตู ท่อและท่อ และเฟอร์นิเจอร์อะลูมิเนียม ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับใช้ในแผงโซลาร์เซลล์