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一、BIPV的類型
建筑光伏一體化，英文是Building Integrated Photovoltaic, 縮寫為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。用于BIPV的光伏組件1需要同時具備建材的特性和發(fā)電功能。與之相對應的是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。
我們來看一個案例，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，光線可以從間隙過去，來達到采光和發(fā)電的效果。但是這樣的電池排布密度往往會導致室內自然采光不夠。
第二個案例是廣東河源的漢能公司行政樓，與第一個案例不同的是，此項目采用的是半透明的薄膜組件而不是單晶硅組件。外觀看起來更整潔，但是半透明薄膜電池的轉換效率2較低。(更多關于轉換效率的信息見本文第二章節(jié)--各類光伏組件對比)若是為了提高發(fā)電量而降低透光率，如20%透光，會極大影響室內采光。
透明類型的第三個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布置，其中深色部分是光伏組件。我們知道，一個建筑的南立面光照條件最好，布置光伏組件可以達到較好的發(fā)電量，而北立面光照差，通常不布置光伏板。但是如果一個建筑只在光照好，無陰影遮擋的立面布置光伏板，會導致這個建筑的四面不統(tǒng)一不協(xié)調，大大降低建筑美觀性。而本項目這樣設計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，四個立面過渡自然，不會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，保證了室內自然采光。
2. 層間類型
層間由于沒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光線的問題，是性價比較高的一款做法。他的缺點就是可安裝面積比較小。我們來看幾個案例。
南昌國家醫(yī)藥國際創(chuàng)新園聯(lián)合研究院漢墻項目。采用漢能薄膜太陽能組件，共計600個發(fā)電單元，合計總裝機量為460kW
3. 外掛遮陽型
有兩點好處，首先光伏遮陽系統(tǒng)有一定的傾斜角度，保證吸收到足夠多的陽光來達到最大發(fā)電量。其次，光伏面板在發(fā)電的時候會伴隨著發(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
是目前市場上的主流產品，轉換率最高，隆基PERC高效單晶電池效率已突破23%，創(chuàng)世界最高紀錄。普通單晶組件的轉換效率也在18%以上。電池片不透明，但可通過調節(jié)組件排布間隙達到采光的效果，多用于建筑的層間，屋面，遮陽等不透光位置。以藍色，黑色等深色為主，同時也可以通過鍍膜（詞條“鍍膜”由行業(yè)大百科提供）的方式做彩色組件。
2、多晶硅太陽能電池組件
在單晶硅技術成熟以前，多晶硅曾是市面上性價比最高的電池產品。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換效率，大約在16%左右。
3、薄膜太陽能電池組件
經(jīng)過幾年的快速發(fā)展，單結非晶硅薄膜電池的實驗室效率可達12.7%左右，微晶硅多結電池效率實驗室效率可達13.4%，碲化鎘CdTe薄膜電池的實驗室光電轉換效率可達16%，商業(yè)化電池效率平均為8%-10%。銅銦鎵硒的轉換效率可達14%。
然而，對比晶硅類組件，薄膜太陽能電池組件的主要問題是光電轉換效率低，要轉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，其能量轉換效率隨著輻照時間的延長而變化，這些缺點是薄膜電池組件廣泛應用的最大阻礙。但是由于其透光度可調，色彩豐富，在BIPV領域較受歡迎，多用于建筑的遮陽和透光位置。
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)電小時數(shù)3模擬。
從圖中我們可以看到，水平鋪裝的發(fā)電小時數(shù)為1363kwh/m2, 在南立面垂直鋪裝的發(fā)電小時數(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)電的同時會伴隨著發(fā)熱，溫度過高會極大降低組件的發(fā)電量。雖然在建筑業(yè)內我們常用中空玻璃來提高熱工性能，但是在BIPV領域里，我們通常不把光伏組件做成中空。
4、常見術語的意思
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. 轉換效率(全稱是光電轉換效率)是衡量太陽電池把光能轉換為電能的能力。其值是一個百分數(shù)。太陽電池的測試設備采用AM1.5G的標準光譜。此光譜是根據(jù)實際的AM1.5G光譜人為修正后得到的，其光強為1000W/平方米。如果一片電池面積為154平方厘米，如果用AM1.5G的標準光照射后，它上面的能量就是15.4W，如果經(jīng)過測試，電池功率為2.6瓦，則其轉換效率為2.6/15.4=16.88%.
3. 發(fā)電小時數(shù)：發(fā)電小時數(shù)*裝機容量=首年發(fā)電量。
作者單位：中清能綠洲科技股份有限公司
