光伏建筑一体化技术与应用

在世界市场的拉动下，我国光伏产业近年来发展迅速，我国太阳能电池组件年产量由世界份额的1%发展到2005年的8%，仅次于日本、欧洲，已成为世界光伏产业发展最快的国家之一[1]，为世界瞩目。

目前，全世界大约60%的太阳能电池用于并网发电系统，且主要用于城市的建筑与光伏系统的结合，即光伏建筑一体化(BIPV)[1].光伏发电与建筑相结合是目前世界上大规模利用光伏技术发电的研发热点。在我国，BIPV尚处于示范阶段，随着《中华人民共和国可再生能源法》于2006年1月1日的施行，将大大地推动我国光伏发电与建筑的结合。加强BIPV技术研发，促进光伏产品在建筑外围护上的应用，是光伏行业、建筑幕墙行业推动可再生能源在建筑上应用的新课题。

1、光伏系统原理与应用

1.1光伏电池

光伏电池是将太阳能转换成电能的转换器。其发电原理是光生伏打效应，即太阳光照射到电池上时，电池吸收光能，产生光生电子-空穴对，在电池内建电场的作用下，光生电子与空穴被分离形成电压。

光伏电池多为半导体材料制造，目前应用最多的是硅太阳能光伏电池。而硅太阳能电池中，对2004年全世界生产和应用硅太阳电池情况统计显示：多晶硅占56%，单晶硅占29%，非晶硅占5%，带硅电池3%，薄膜电池占7%[1].数据表明目前光伏发电的应用主要还是多晶硅与单晶硅产品。

1.2光伏发电系统

太阳能电池单体是光伏转换的最小单元，工作电压约为0.45～0.5V，一般不能单独作为电源使用。为了便于使用，将太阳能电池单体进行串并联并封装后形成可以单独作为电源的单元组件，也称为光伏组件。为满足负载所要求的输出功率，将光伏组再经过串并联就形成了具有一定输出功率的光伏方阵或太阳能阵列。如图1.

由于太阳能光伏方阵所产生的电压为直流电压，且受到太阳光强度的太小而变化。为了得到稳定的可供常规交流负载使用的交流电，通常采用控制器、逆变器、蓄电池等形成稳定的光伏发电系统。如图2a、2b。

光伏发电系统主要有两种形式。一种为独立光伏供电系统，由光伏方阵、控制器、蓄电池、逆变器、交流负载组成独立的供电系统;另一种为并网光伏供电系统，由光伏方阵、控制器、并网逆变器组成并网发电系统，将电能直接输入公共电网。这两种系统中，并网光伏系统是太阳能光伏应用的主要形式。

2、光伏建筑一体化(BIPV)的概念与分类

概念

太阳能光伏建筑一体化BIPV(Building Integrated Photovoltaics)，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的维护结构外表面来提供电力。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。