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一、BIPV的類型
建筑光伏一體化，英文是Building Integrated Photovoltaic, 縮寫(xiě)為BIPV。是指將光伏組件作為建筑的一部分安裝在建筑上，如光伏幕墻，光伏遮陽(yáng)。用于BIPV的光伏組件1需要同時(shí)具備建材的特性和發(fā)電功能。與之相對(duì)應(yīng)的是BAPV(Building Attached Photovoltaic)，是指在本身已經(jīng)完整的建筑上附加光伏組件，如在廠房或樓房屋面上加裝的光伏組件，此組件不需要具備建材的特性。
BIPV大致分為以下幾種類型：透明類型，層間類型，外掛遮陽(yáng)型，采光頂。
1. 透明類型
用光伏組件替代玻璃，安裝于建筑的透明位置。
我們來(lái)看一個(gè)案例，采用的是多晶硅的光伏板，電池本身是不透明的，夾電池的兩片玻璃是透明的，光線可以從間隙過(guò)去，來(lái)達(dá)到采光和發(fā)電的效果。但是這樣的電池排布密度往往會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)自然采光不夠。
第二個(gè)案例是廣東河源的漢能公司行政樓，與第一個(gè)案例不同的是，此項(xiàng)目采用的是半透明的薄膜組件而不是單晶硅組件。外觀看起來(lái)更整潔，但是半透明薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率2較低。(更多關(guān)于轉(zhuǎn)換效率的信息見(jiàn)本文第二章節(jié)--各類光伏組件對(duì)比)若是為了提高發(fā)電量而降低透光率，如20%透光，會(huì)極大影響室內(nèi)采光。
透明類型的第三個(gè)案例是位于加那利群島的第一座LEED白金建筑。值得我們借鑒的是建筑立面由深淺顏色交錯(cuò)布置，其中深色部分是光伏組件。我們知道，一個(gè)建筑的南立面光照條件最好，布置光伏組件可以達(dá)到較好的發(fā)電量，而北立面光照差，通常不布置光伏板。但是如果一個(gè)建筑只在光照好，無(wú)陰影遮擋的立面布置光伏板，會(huì)導(dǎo)致這個(gè)建筑的四面不統(tǒng)一不協(xié)調(diào)，大大降低建筑美觀性。而本項(xiàng)目這樣設(shè)計(jì)的好處是在保證了光照條件好的立面上多布置光伏板的同時(shí)，四個(gè)立面過(guò)渡自然，不會(huì)影響建筑里面的整體效果。除此之外，不在立面上滿鋪光伏組件可以使光線從淺色玻璃透過(guò)，保證了室內(nèi)自然采光。
2. 層間類型
層間由于沒(méi)有透光需要所以多半就是采用不透明的晶硅電池，他的好處就是不透明的光伏板發(fā)電效率高，安裝在層間不存在遮擋室內(nèi)光線的問(wèn)題，是性價(jià)比較高的一款做法。他的缺點(diǎn)就是可安裝面積比較小。我們來(lái)看幾個(gè)案例。
南昌國(guó)家醫(yī)藥國(guó)際創(chuàng)新園聯(lián)合研究院漢墻項(xiàng)目。采用漢能薄膜太陽(yáng)能組件，共計(jì)600個(gè)發(fā)電單元，合計(jì)總裝機(jī)量為460kW
3. 外掛遮陽(yáng)型
有兩點(diǎn)好處，首先光伏遮陽(yáng)系統(tǒng)有一定的傾斜角度，保證吸收到足夠多的陽(yáng)光來(lái)達(dá)到最大發(fā)電量。其次，光伏面板在發(fā)電的時(shí)候會(huì)伴隨著發(fā)熱，采取外掛形式可以很好的將熱量散出室外。
大同未來(lái)能源館，外立面創(chuàng)新使用了1300多片龍焱白色仿鋁材型碲化鎘薄膜組件
4. 采光頂
采光頂通常采用半透明薄膜組件或有一定透光度的晶硅組件。
二、光伏組件類型
1. 單晶電池組件
是目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，轉(zhuǎn)換率最高，隆基PERC高效單晶電池效率已突破23%，創(chuàng)世界最高紀(jì)錄。普通單晶組件的轉(zhuǎn)換效率也在18%以上。電池片不透明，但可通過(guò)調(diào)節(jié)組件排布間隙達(dá)到采光的效果，多用于建筑的層間，屋面，遮陽(yáng)等不透光位置。以藍(lán)色，黑色等深色為主，同時(shí)也可以通過(guò)鍍膜（詞條“鍍膜”由行業(yè)大百科提供）的方式做彩色組件。
2、多晶硅太陽(yáng)能電池組件
在單晶硅技術(shù)成熟以前，多晶硅曾是市面上性價(jià)比最高的電池產(chǎn)品。但是由于多晶電池的硅片中間有大量的晶界，因此降低了多晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率，大約在16%左右。
3、薄膜太陽(yáng)能電池組件
經(jīng)過(guò)幾年的快速發(fā)展，單結(jié)非晶硅薄膜電池的實(shí)驗(yàn)室效率可達(dá)12.7%左右，微晶硅多結(jié)電池效率實(shí)驗(yàn)室效率可達(dá)13.4%，碲化鎘CdTe薄膜電池的實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)16%，商業(yè)化電池效率平均為8%-10%。銅銦鎵硒的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)14%。
然而，對(duì)比晶硅類組件，薄膜太陽(yáng)能電池組件的主要問(wèn)題是光電轉(zhuǎn)換效率低，要轉(zhuǎn)化出等量的電能所需的薄膜電池組件面積巨大。另外，薄膜電池組件還存在穩(wěn)定性差的劣勢(shì)，其能量轉(zhuǎn)換效率隨著輻照時(shí)間的延長(zhǎng)而變化，這些缺點(diǎn)是薄膜電池組件廣泛應(yīng)用的最大阻礙。但是由于其透光度可調(diào)，色彩豐富，在BIPV領(lǐng)域較受歡迎，多用于建筑的遮陽(yáng)和透光位置。
3、發(fā)電量的影響因素
我們知道，光伏板垂直安裝在立面的發(fā)電量肯定是不如水平鋪在屋面的發(fā)電量高的;南立面的光照條件比北立面好很多。那么具體是差多少呢，讓我們以北京為例看一下具體數(shù)據(jù)。
下圖是在光伏行業(yè)中常用的光伏仿真軟件PVsyst中模擬的北京地區(qū)發(fā)電小時(shí)數(shù)3模擬。
從圖中我們可以看到，水平鋪裝的發(fā)電小時(shí)數(shù)為1363kwh/m2, 在南立面垂直鋪裝的發(fā)電小時(shí)數(shù)為1135kwh/m2, 僅為水平鋪裝的83%，而在北立面垂直鋪裝的發(fā)電量更低，僅為南立面的36%。
此外，溫度也是影響組件發(fā)電的一大因素。光伏組件在發(fā)電的同時(shí)會(huì)伴隨著發(fā)熱，溫度過(guò)高會(huì)極大降低組件的發(fā)電量。雖然在建筑業(yè)內(nèi)我們常用中空玻璃來(lái)提高熱工性能，但是在BIPV領(lǐng)域里，我們通常不把光伏組件做成中空。
4、常見(jiàn)術(shù)語(yǔ)的意思
1. 光伏組件：光伏板，外界常成為光伏玻璃或者發(fā)電玻璃。
2. 轉(zhuǎn)換效率(全稱是光電轉(zhuǎn)換效率)是衡量太陽(yáng)電池把光能轉(zhuǎn)換為電能的能力。其值是一個(gè)百分?jǐn)?shù)。太陽(yáng)電池的測(cè)試設(shè)備采用AM1.5G的標(biāo)準(zhǔn)光譜。此光譜是根據(jù)實(shí)際的AM1.5G光譜人為修正后得到的，其光強(qiáng)為1000W/平方米。如果一片電池面積為154平方厘米，如果用AM1.5G的標(biāo)準(zhǔn)光照射后，它上面的能量就是15.4W，如果經(jīng)過(guò)測(cè)試，電池功率為2.6瓦，則其轉(zhuǎn)換效率為2.6/15.4=16.88%.
3. 發(fā)電小時(shí)數(shù)：發(fā)電小時(shí)數(shù)*裝機(jī)容量=首年發(fā)電量。
作者單位：中清能綠洲科技股份有限公司
